CIENCIA Y NOVEDADES TECNOLOGICAS El nuevo DiscMan de SONY
Esto concepto proporciona una solución ligera para usuarios de computadoras Note-
Aunque el concepto de los CD-ROM portáti-
book, y que desean a la vez obtener la pres-
les no es reciente, queremos comentar
tación del CD musical, de manera portátil y
acerca del lanzamiento de una nueva uni-
autónoma de otros equipos.
dad de Sony, el CD-ROM DiscMan, que tiene
La interface con la computadora en estas
características muy interesantes, como la
unidades se lleva a cabo por medio de un
flexibilidad de sus prestaciones en un chasis
adaptador PCMCIA, por lo que prácticamen-
muy reducido.
te es compatible con cualquier computado-
Este pequeño equipo mide 13.2 cm. de base, 2.6 cm. de altura y 16.8 cm. de fondo,
ra que incluya una bahía de expansión de dicho estándar.
y pesa ¡291 gramos! incluyendo las cuatro pilas doble A. La energía de las baterías puede durar hasta dos horas usando el aparato exclusivamente como CD ROM y hasta
Un cassette inteligente: la cinta DV CAM
doce horas como CD de audio musical. Con el propósito de apoyar la transición entre el video analógico y el video digital, Sony lanzó recientemente al mercado un sistema de producción digital que es compatible con el equipo analógico existente. Este nuevo sistema consta de cámaras para la grabación y estaciones de edición, siendo estas últimas sistemas de cómputo que procesan las señales digitales. Como parte de este nuevo sistema, Sony creó la cinta DV CAM, la cual contiene un
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PRINCIPIOS DE LA GENERACION DE LA ELECTRICIDAD Oscar Montoya Figueroa
Noticia histórica
El principio físico según el cual una de las partículas atómicas, el electrón, presenta una carga a la que por convención se le considera negativa, constituye el fundamento de una de las fuentes de energía más importantes de la vida moderna: la electricidad. En este artículo de nivel básico, se explican las seis principales formas de generación de electricidad: por fricción o inducción, por reacción química, por presión, por calor, por luz y por magnetismo. Y también se aprovechan las explicaciones para sugerir algunos experimentos.
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Si bien la electricidad fue conocida por los antiguos griegos aproximadamente en el año 600 AC, cuando Tales de Mileto observó que el ámbar adquiere la propiedad de atraer objetos ligeros al ser frotado, el primer estudio científico de los fenómenos “eléctricos” fue publicado en 1600, por William Gilbert, un médico británico que utilizó el término eléctrico (del griego elektron, que significa “ámbar”) para referirse a la fuerza que ejerce esa sustancia al ser frotada, y quien también estableció la diferencia entre las acciones magnética y eléctrica. En esa época, aún no estaban totalmente sentadas las bases de la revolución científica de la que surgiría la física clásica, y que tomaría forma definitiva en el siglo XVIII, con Isaac Newton, quien estableció una serie de principios que darían base al método científico. No obstante, a partir de entonces se produjeron avances importantes que culminarían en el siglo XIX, cuando diversos investigadores desarrollan toda la base teóricopráctica para la generación, aprovechamiento y distribución de la electricidad, y que tendrían como punto final el establecimiento de
las primeras redes de distribución de fluido eléc-trico hacia los hogares y la industria (figura 1). En la tabla 1 se muestran los principales acontecimientos en la historia de las investigaciones y desarrollos prácticos en materia de electricidad y magnetismo.
bargo, no es necesario analizar esta fundamentación para entender el tema central del presente artículo. Las formas en que la electricidad puede ser generada son las siguientes: por fricción o inducción, por reacción química, por presión, por calor, por luz y por magnetismo.
Formas de generar electricidad
Electricidad por fricción o inducción
Básicamente, existen seis formas diferentes de generar electricidad, aunque sólo algunas pueden considerarse fuentes eficaces de energía. Lo característico en todas es que hay que liberar los electrones de valencia a partir de otra fuente de energía para producir el flujo eléctrico; sin em-
Ya mencionamos que la fricción entre materiales como forma de producir electricidad, fue descubierta desde la antigua Grecia. Por mera casualidad, Tales de Mileto observó que al frotar en la piel de los animales una pieza de ámbar, ésta
A principios del siglo XIX, los investigadores se hallaban obsesionados con la electricidad. Luigi Galvani (1737-1798), un fisiólogo italiano, había descubierto accidentalmente que la pata de una rana se contraía al tocarla con un escalpelo cargado eléctricamente. Después de que se inventó la pila de Volta, muchos científicos llevaron a la práctica experimentos relacionados con la “electricidad animal”; por ejemplo, el sobrino de Galvani, Giovanni Aldini, hizo pruebas espectaculares con cadáveres, conectándoles electrodos en diversas partes para inducir movimientos súbitos de los miembros. A tal grado llegó la euforia de los galvanistas, que en 1804 las autoridades de Prusia prohibieron que se utilizaran, para esos fines, cadáveres decapitados. Esta ilustración, tomada de un libro de Aldini, fue reproducida en el número 109 de la revista Mundo Científico (foto de Hubert Josse).
Figura 1
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Tabla 1 Aproximadamente 600 A.C
1600 D.C.
Tales de Mileto descubre accidentalmente la electricidad estática
William Gilbert llama a los fenó menos elé ctricos con dicho nombre; publicó "sobre los imanes, los cuerpos magné ticos y el gran imán terrestre"
1672
Otto Von Guericke diseñ a el primer generador elé ctrico
1745
Se desarrolla la botella de Leyden, primer acumulador elé ctrico
Cerca de 1750 Finales del siglo XVIII
Benjamin Franklin demuestra que los rayos son manifestaciones elé ctricas
Coulomb mide la fuerza de las cargas elé ctricas
Principios del siglo XIX
Galvani mueve unas piernas de rana usando cargas elé ctricas, Faraday investiga la inducció n electromagné tica y André Marie Ampere realiza las primeras mediciones elé ctricas
Mediados del siglo XIX
Volta desarrolla la primera pila elé ctrica y Ohm plantea la ley que recibe su nombre
Finales del siglo XIX
Edison, Tesla y Steinmetz, cada uno por su lado, desarrollan todos los elementos necesarios para la implementació n de una red elé ctrica domestica
adquiría la propiedad de atraer pequeños trozos de virutas de madera. Actualmente, sabemos que cuando dos cuerpos se frotan entre sí, uno de ellos “cede” electrones al otro. Es decir, mientras de uno de esos cuerpos se desprenden tales partículas subatómicas, el otro las recibe; como resultado, el primero queda con déficit de electrones y el segundo con exceso.
Cuando se frotan dos materiales como el vidrio y la tela, se produce un desprendimiento de cargas de uno al otro.
- - -- - - - - - -- Vidrio + + + + + + +
+
Tela
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Al frotar el globo en el cabello se produce un desprendimiento de electrones del globo, confiriéndole una carga positiva y haciendo que pueda atraer pequeños trozos de materiales como el papel.
+ + + + + + + + + +
+
Figura 2
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Cuando un átomo tiene déficit de electrones, la carga total del material es positiva; cuando tiene exceso de electrones, el material adquiere una carga total negativa (figura 2). Para comprobar este fenómeno, frote varias veces en su cabeza un globo inflado; notará que éste puede atraer pequeños trozos de papel o mantenerse adherido a la pared por tiempo indeterminado (figura 3). Otro experimento consiste en peinarse el cabello seco, estando frente a un espejo y dentro de un cuarto oscuro; luego de pasar varias veces el peine, podremos observar que se producen chispas
+ +++ ++ + +
Figura 3
Máquina de Wimshurst
Figura 4
Figura 5 En la pila el electrolito reacciona con los electrodos, produciendo una diferencia de carga eléctrica entre ellos.
Electrodo positivo
Electrodo negativo
Energía química
Energía eléctrica
Electrolito
luminosas; esto se debe al efecto de desplazamiento de cargas. Conforme a lo que acabamos de explicar, la electricidad se produce por el paso de los electrones de un material a otro; es decir, por efecto de la fricción. Por lo tanto, se le conoce como “electricidad estática”. Uno de los medios más conocidos para generar grandes cantidades de electricidad estática, es la Máquina de Wimshurst (figura 4). Este aparato consiste en dos discos plásticos colocados frente a frente, que giran en sentidos opuestos; sobre uno de ellos se encuentran varias laminillas conductoras. La mutua influencia ejercida, origina un desplazamiento de cargas. La carga eléctrica de los discos es recuperada mediante un par de electrodos, los cuales se colocan de modo que estén en contacto con la superficie del disco que tiene las laminillas; cuando la cantidad de carga acumulada en la superficie de los discos es grande, se llegan a producir arcos eléctricos entre las terminales externas del dispositivo.
radios, automóviles, etc.; se puede decir que una pila es un medio que transforma la energía química en eléctrica, ya que está formada por un electrolito (que puede ser líquido, sólido o de pasta), un electrodo positivo y un electrodo negativo. El electrolito, una sustancia química, reacciona con los electrodos, de tal forma que a uno de ellos llegan los electrones liberados por la reacción -haciéndose negativo-, mientras que el otro, habiéndolos perdido, adquiere carga positiva (figura 5). Esta diferencia de cargas entre los dos electrodos se conoce como “diferencia de potencial”. Si se conecta un cable conductor externo
-
(Electrones)
(+)
-
(-)
Si se conecta un conductor en las terminales de una pila, la diferencia de potencial entre ellas obliga a los electrones a desplazarse de una terminal a otra creando lo que se conoce como corriente eléctrica.
Electricidad por reacción química Una de las formas más eficientes y ampliamente utilizadas para generar electricidad, es la de las reacciones químicas. Como ejemplo, tenemos las pilas y baterías utilizadas en equipos portátiles,
PILA
Figura 6
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que los comunique, la diferencia de potencial origina un camino por el que los electrones del electrodo negativo pasan al electrodo positivo. Precisamente, al desplazamiento de los electrones a través de un conductor se le conoce con el nombre de “corriente eléctrica” (figura 6). Básicamente, podemos hablar de dos tipos de pilas: primarias y secundarias. En el caso de las primarias, la sustancia química utilizada se transforma lentamente en sustancias diferentes; y es que, a causa de la reacción química que libera los electrones, el electrolito no puede transformarse en la sustancia original que era antes de suceder aquélla (es cuando se dice que “las pilas se han descargado”). Las pilas de este tipo también reciben el nombre “voltaicas”. Por su parte, las pilas secundarias, baterías o acumuladores, tienen la característica de que en ellas el electrolito sí puede ser reconvertido después de utilizarse en las sustancias originales; para lograrlo, basta con pasar a través de él una corriente eléctrica, pero en sentido contrario al de su operación normal (esto es a lo que se llama “recarga de la pila”).
Componentes y aplicaciones de las pilas Una de las pilas primarias más comunes es la Leclanché o “pila seca”, inventada en los años 60’s por el químico francés Georges Leclanché. El electrolito consiste en una pasta de cloruro de amonio y cloruro de zinc. Una lámina que se emplea como el electrodo negativo, sirve también como envase, y está construida con base en zinc; el electrodo positivo es la combinación de una barra de carbono con dióxido de manganeso, y al momento de combinar los tres elementos, se obtienen aproximadamente 1.5 voltios entre la terminal central y el envase (figura 7). Otro ejemplo de pila primaria, es aquella que se utiliza en equipos pequeños (tales como los relojes de pulso digitales). En esta pila -con forma de disco cilíndrico-, el electrolito es una solución de hidróxido de potasio, el electrodo positivo se hace con óxido de mercurio y el electrodo negativo con zinc. La pila de este tipo, conocida como “batería de mercurio”, genera aproximadamente 1.34 volts (figura 8).
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Figura 7 Pila seca de 1.5 V
Envase de zinc (electrodo negativo)
Electrolito Cloruro de aluminio + cloruro de zinc
Carbono + bióxido de manganeso (electrodo positivo)
Por lo que se refiere a la pila secundaria o acumulador (que como ya se dijo puede ser recargada al invertir la reacción química), cabe mencionar que fue inventada en 1859 por el físico francés Gaston Planté. Está formada por un electrolito de ácido sulfúrico y agua, con electrodos de plomo y óxido de plomo; internamente, está constituida por un conjunto de pilas individuales conectadas en serie (figura 9). Las pilas secundarias las encontramos en automóviles, aviones y en sistemas de almacenamiento de energía eléctrica de fuentes de energía alternativa; ejemplo de estas últimas, son los paneles solares o los generadores movidos por viento.
Fabricación de una pila primaria Para fabricar una pila primaria, se requiere solamente de un limón grande, una laminilla de cobre y una zinc, ambas de 5 x 1 cm. Lo único que hay que hacer es insertar las laminillas, una en cada cara del limón, procurando que entren lo más profundamente posible pero sin llegar a tocarse. Con ayuda de un voltímetro, se puede comprobar fácilmente la diferencia de potencial que existe entre las laminillas. La terminal negativa
Pila de mercurio
Electrodo negativo zinc Electrolito hidróxido de potasio Electrodo positivo óxido de mercurio
Figura 8
PROGRAMAS DE DIAGNOSTICO PARA EL SERVICIO A PC’s Gerardo A. Laguna
Las utilerías o programas de diagnóstico constituyen la herramienta más importante para quien se dedica al servicio a computadoras; son como sus ojos revisando el hardware y el software del sistema, y en muchos casos la medicina. En este artículo, haremos una explicación general de las tres clases de programas para el diagnóstico a una PC, para después centrar nuestra atención en los códigos POST, en la utilería MSD de Microsoft y en el CheckIt Pro. Suponemos que el lector de este material ya tiene algunos conocimientos de la arquitectura y software operativo de la PC.
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¿En qué consiste el servicio a una computadora? En otras publicaciones de esta casa editorial, hemos insistido en que el servicio a una computadora involucra una lógica distinta a la del servicio a un aparato de audio y video, básicamente por las siguientes razones: 1) Las computadoras son máquinas constituidas por una serie de módulos y tarjetas cuyos componentes electrónicos difícilmente pueden ser sustituidos o resoldados, pues sus dimensiones no lo permiten. Lo más práctico y barato es sustituir el módulo completo, aun en el remoto caso de que se dispusiera de la información y componentes de reemplazo necesarios para intentar la reparación de alguna tarjeta dañada, por ejemplo. 2) Dado que las computadoras son máquinas programables, la mayoría de fallas no tienen que ver con causas físicas, sino con incompatibilidades lógicas, es decir: con problemas entre algún programa y algún dispositivo de hardware; con conflictos entre dos programas; con una mala configuración del sistema operativo; etc.
Por lo tanto, los procedimientos tradicionales utilizados en el servicio a un equipo de consumidor, poco tienen que ver con el servicio a una computadora, aunque ambos son sistemas electrónicos. Así, las herramientas, diagramas, instrumentos y manuales típicos del taller casi siempre salen sobrando, excepto en el caso del monitor. En cambio, para realizar un rápido diagnóstico del hardware del sistema, podemos hacer uso de utilerías y programas disponibles en la propia computadora o en el sistema operativo. Aunque además de estas herramientas al alcance de cualquier usuario, es posible conseguir en el mercado programas especializados en el diagnóstico; incluso algunos vienen acompañados de hardware para realizar las pruebas.
Categorías principales de programas de diagnóstico Queda claro, entonces, que la detección de fallas y el diagnóstico en un equipo PC, puede apoyarse en herramientas de software diseñadas para tal propósito. Con estos programas se pueden hacer pruebas rápidas y obtener reportes con información que permitan conocer más detalladamente el estado de cada una de las partes que conforman la computadora. Podemos reconocer tres clases de programas para diagnóstico, de acuerdo a su fuente:
programas de aplicación del usuario y los dispositivos físicos de la computadora. Además, permiten a los diseñadores de software hacer uso de los recursos de la computadora sin necesidad de conocer los detalles de su funcionamiento. Y dado que el BIOS proporciona rutinas estándar para que los programas empleen los recursos del sistema, se evita la tarea de programar directamente a cada circuito integrado o dispositivo de entrada/salida. El BIOS se encuentra grabado en un circuito de memoria EPROM, que se aloja en la tarjeta madre del sistema (figura 1). Y es justamente en el BIOS donde se encuentra una rutina de autodiagnóstico, para detectar, desde el arranque, cualquier problema relacionado con la inicialización de los dispositivos que son indispensables para la operación de la computadora; tal es el caso del teclado, las unidades de disco, la memoria del sistema y la tarjeta de video. Esta rutina de auto-prueba se conoce como POST (por sus
Firmware se refiere a un programa de rutinas grabadas en un circuito de memoria, de tal forma que no pueden ser alteradas por el usuario del sistema, a diferencia del software o programas de aplicación.
• Programas en firmware. • Programas incluidos con el sistema operativo. • Programas comerciales de diagnóstico. Veamos cada uno de ellos en ese orden.
La rutina POST El firmware está constituido por aquellos programas que residen en dispositivos de memoria de estado sólido dentro de la tarjeta madre. Un ejemplo de estos programas es el BIOS del sistema. El BIOS es el conjunto de rutinas que inicializan en el arranque a los dispositivos de entrada/ salida y que proporcionan la interface entre los
Memoria EPROM que contiene al BIOS y la rutina POST
Figura 1
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siglas en inglés: Power On Self Test, que se puede traducir como “auto-prueba en el arranque”). La rutina POST se ejecuta inmediatamente después de que se enciende la máquina. Se le
puede reconocer fácilmente, porque en cierto momento realiza una verificación de la memoria RAM, y de hecho es la responsable de todos los despliegues que aparecen en la pantalla del mo-
Mensajes de la rutina POST
Mensajes de la rutina POST
INDICACION ("Síntoma")
SIGNIFICADO (Diagnó stico)
INDICACION ("Síntoma")
SIGNIFICADO (Diagnó stico)
Ningún tono (no se escucha ningún "beep")
No hay suministro elé ctrico
No. 11xx
Falla el puerto serial COM1
Tono ininterrumpido
Falla el suministro
No. 12xx
Falla el puerto serial COM2
Tonos cortos constantes
Tarjeta madre defectuosa
No. 13xx
Falla el adaptador de juegos
Tono largo
No hay refresco para la RAM dinámica
No. 14xx
Falla el adaptador de impresora
Un tono largo, un tono corto
Falla la tarjeta madre o el ROM con BASIC
No. 15xx
Falla el adaptador de comunicació n SDLC Error en la emulació n de terminal
Un tono largo, dos cortos
Fallo en la tarjeta gráfica
No. 16xx
Un tono largo, tres cortos
Falla tarjeta EGA
No. 17xx
Falla el disco duro
Dos tonos largos, uno corto
Fallo en la sincronizació n de imágenes
No. 18xx
Falla la tarjeta de expansió n de memoria
Dos tonos cortos
Error de paridad
No. 19xx
Falla la ampliació n de memoria
Tres tonos cortos
Error en los primeros 64K de RAM
No. 20xx
Falla el adaptador de comunicació n BSC1
Cuatro tonos cortos
Temporizador defectuoso
No. 21xx
Falla el adaptador de comunicació n BSC2
Cinco tonos cortos
Falla memoria de video
No. 22xx
Falla el adaptador del cluster (LANís)
Seis tonos cortos
Falla teclado
No. 24xx
Falla tarjeta EGA
Siete tonos cortos
Modo virtual AT de procesador activo
No. 26xx
Falla tarjeta XT
Ocho tonos cortos
Error de escritura en memoria RAM de video
No. 27xx
Falla tarjeta AT
Nueve tonos
Error en la ROM del BIOS
No. 28xx
Falla emulador tarjeta 3278/79
No. 01x
Error no definido
No. 29xx
Falla impresora a color
No. 1xx
Error en tarjeta madre o falla la batería
No. 30xx
Falla adaptador a red 1
No. 2xx
Error en memoria
No. 31xx
Falla adaptador a red 2
No. 3xx
Falla el teclado
No. 36xx
Falla la interface con el BUS de propó sito general
No. 4xx
Falla el adaptador de video monocromático
No. 38xx
Falla el adaptador de adquisició n de datos
No. 5xx
Falla la tarjeta CGA
No. 39xx
Falla el adaptador gráfico profesional
No. 6xx
Falla la unidad de disco flexible
No. 71xx
Falla el adaptador de comunicació n para voz Falla la unidad externa de 3 1/2
No. 7xx
Falla el coprocesador
No. 73xx
No. 9xx
Falla el puerto paralelo LPT1
No. 74xx
Falla la tarjeta VGA
No. 10xx
Falla el puerto paralelo LPT2
No. 85xx
Falla memoria expandida
Tabla 1 66
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nitor antes de que se proceda a la carga del sistema operativo. En esencia, esta rutina escribe datos en cada uno de los dispositivos y espera cierta información a cambio; si la respuesta no es la esperada, procede a avisar sobre una posible falla en el dispositivo en cuestión. Por ejemplo, cuando realiza la prueba de la memoria, proporciona de manera escrita los números 00H, 55H, AAH y FFH a cada una de las localidades en la RAM. Enseguida, revisa una a una y verifica que el dato leído coincida con el que se acaba de escribir; de no ser así, envía a la pantalla un mensaje que contiene un número de error, o emite un sonido de advertencia. De esta forma, las señales de error del POST consisten básicamente en alarmas auditivas (beep’s) y mensajes en pantalla con códigos de error. Estas señales permiten al usuario saber la clase de problema que se ha detectado. Algunos de los mensajes de error más comunes de esta rutina se muestran en la tabla 1. A pesar de que la rutina de auto-diagnóstico POST tiene limitaciones en cuanto al formato de presentación de mensajes en pantalla, es de gran ayuda en el diagnóstico; sobre todo en una primera aproximación, cuando el dispositivo del que se trata forma parte de los dispositivos inicializados durante el arranque. Lo anterior significa que la rutina POST verifica únicamente a los dispositivos fundamentales para el sistema (generalmente aquellos que se encuentran en el interior del gabinete de la PC), y en los cuales una falla puede significar que toda la computadora se inhiba; por ejemplo, fallas en la memoria RAM, en el disco duro, en los manejadores de disco flexible, en la tarjeta de video, en el chipset, en los controladores de puertos e incluso en el teclado. Para la detección de mal funcionamiento en los demás dispositivos periféricos, se requiere otra clase de software.
MSD.EXE, el cual es un programa que debe ser ejecutado directamente desde la línea de comandos de DOS. Este programa proporciona al usuario información más completa sobre el estado del sistema, incluso sobre detalles de su configuración y de su asignación de recursos. Para usar correctamente todas las opciones del MSD, sólo hay que tener cuidado de no ejecutar el programa desde el ambiente Windows, ya que ello propiciará diagnósticos incorrectos e información distorsionada en cuestiones como la asignación de interrupciones (IRQ’s) y los mapas de memoria. Incluso la información de áreas (como los puertos, el video y la versión de DOS) puede verse alterada si este programa se corre desde Windows. Y es que, como seguramente recuerda, el ambiente Windows reemplaza los servicios del sistema operativo e impide que las aplicaciones tengan acceso directo al hardware. Tales inconvenientes se evitan ejecutando el programa MSD directamente desde la línea de comandos de DOS. Una vez que corre, usted podrá observar que el programa cuenta con una pantalla principal que contiene una barra de menús en la parte superior y, ocupando la mayor parte de la misma, una lista con opciones. La barra de menús está conformada por los elementos Files, Utilities y Help. Por otra parte, el área más grande de la pantalla muestra 13 casilleros con las siguientes etiquetas: Computer..., Memory..., Video..., Network..., Dos Version...,
El programa de diagnóstico MSD de Microsoft El sistema operativo cuenta con un programa de diagnóstico que se encuentra disponible a partir de la versión 6.0 del DOS o de la versión 3.0 de Windows. Se trata del Microsoft Diagnostic,
Figura 2
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LA REVOLUCION DE LOS MEDIOS OPTICOS Felipe Orozco y Leopoldo Parra
Medios de soporte de información
El surgimiento del disco compacto de audio digital, desencadenó una revolución en los medios de almacenamiento de información, considerada ésta en sentido amplio (datos, texto, audio, imágenes, video), pues permitió grabar enormes cantidades de datos en un disco de apenas doce centímetros de diámetro. El CD musical y todos los formatos que se derivaron de dicha tecnología, tienen una base física común: el registro y lectura de información por medios ópticos. En este artículo, revisaremos los principios en que se apoya esa tecnología y haremos un recuento de los principales formatos que se han derivado del CD musical.
Los medios de registro de información, constituyeron una base fundamental en el desarrollo de las civilizaciones, pues permitieron aumentar la memoria colectiva, remontar las barreras del tiempo y, por consecuencia, incrementar el bagaje intelectual de los pueblos. La primera forma material que se supone se empleó en la antigüedad, fue la tableta de arcilla, en la cual se grababan incisiones que representaban letras o números (la escritura cuneiforme de los antiguos babilonios); luego vino el rollo o tira continua de papiro (el antecesor del papel) usado por los antiguos egipcios; más tarde el códice o cuaderno de pergamino, que con los siglos evolucionó hasta el concepto de hojas de papel agrupadas para formar un volumen (libro); y, finalmente, en nuestro siglo, el disco de acetato, la cinta magnética, el disco magnético y los discos ópticos. Esta amplia variedad de medios de almacenamiento, ha implicado una diversidad de recursos y dispositivos para conservar la información: incisiones (bajorrelieve) en las tablillas babilónicas; tintas y plumas de ave para la escritura sobre papiros y pergaminos; la imprenta
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Figura 1 La escritura en bloques de piedra y en tabletas de arcilla fue una de las primeras formas de registro de información, al igual que el uso del papiro. La historia de los antiguos pueblos egipcios y babilonios ha podido ser reconstruida gracias a estos registros. Cuiriosamente, en el CD la grabación de información también se realiza en forma física, mediante una serie de microscópicas protuberancias llamadas pits.
para el estampado en papel; los campos magnéticos para la grabación en cinta y discos; surcos grabados en la superficie de discos de acetato y protuberancias microscópicas sobre la superficie de un disco de policarbonato, para ser leídos mediante un rayo láser (figura 1). El surgimiento de los medios ópticos, constituyó una transformación rotunda de los métodos de almacenamiento de información, pues permitió grabar enormes cantidades de datos en un disco de apenas doce centímetros de diámetro. El primer dispositivo óptico fue el videodisco láser, aunque el medio que desencadenó la revolución de los sistemas ópticos fue el disco compacto de audio digital, capaz de almacenar hasta 74 minutos de audio; de ahí se derivaron múltiples formatos y variantes, siendo el más importante el disco compacto para computadora o CDROM (Compact Disc-Read Only Memory), el cual permitió almacenar hasta 640 megabytes de información, el equivalente a dos ediciones completas de la Encyplopaedia Brittanica. La ventaja principal del CD-ROM, fue que permitió a las compañías fabricantes de software, desarrollar programas de computadora de una
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clase llamada “multimedia interactiva”, en la cual se combinan texto, imágenes, sonido, animaciones y video, brindando además al usuario la posibilidad de interactuar de forma dinámica con esa información heterogénea. Y es que el CDROM ofreció por primera vez un soporte ligero y barato para la grabación digital de enormes cantidades de datos, justamente como las que requiere la multimedia interactiva. Todos los formatos ópticos que se derivaron del CD musical, así como los desarrollos conceptuales y tecnológicos que propició el CD-ROM, mantienen una base física común: el almacenamiento y lectura de información por medios ópticos. En este artículo, revisaremos los principios de grabación y lectura de datos por procedimientos ópticos y haremos un recuento de los principales formatos que se han derivado del CD musical.
El surgimiento de la tecnología óptica A finales de la década de los 70’s, la compañía Philips había desarrollado un método para grabar información en surcos microscópicos y recupe-
rarla mediante un rayo láser. La aplicación que los ingenieros de esta compañía le dieron a tan novedoso sistema fue en el “disco láser de video”, cuyo lanzamiento al mercado se dio en 1980, con la intención de ofrecer una alternativa viable a los formatos de videocinta Beta y VHS, que por entonces inauguraban una era en el terreno del video doméstico (figura 2). Sin embargo, tal vez por tratarse en ese tiempo de una tecnología muy avanzada para las condiciones de la industria en el mundo, o por resultar muy costosa con relación a las videocintas, Philips no obtuvo el éxito esperado con el videodisco en esos años. Mas este gran avance sentó las bases del disco compacto digital. Al respecto, conviene precisar que en el videodisco láser la información no se graba digitalmente, sino de manera analógica. Por otra parte, hacia fines de los 70’s, las técnicas digitales habían alcanzado un grado de maduración que los hacía susceptibles de aplicarse en electrónica de consumo, en buena medida estimuladas por los avances en la producción de circuitos de gran escala de integración. Este panorama, aunado a las ventajas de las técnicas digitales sobre las analógicas, llevó a Philips a considerar el desarrollo de un disco láser para grabación de audio basado en procedimientos numéricos. El inconveniente fundamental que enfrentaba Philips para desarrollar un medio de almacenamiento con estas características, era el proceso de conversión de la señal analógica en un formato digital y su posterior reconversión a la expre-
sión análoga. Por entonces ya existían desarrollos comerciales de circuitos convertidores de análogo a digital (A/D) y de digital a análogo (D/A), pero como Philips había dedicado mucho tiempo a la investigación y desarrollo de la tecnología para el almacenamiento y recuperación de datos en formato óptico, no disponía de un desarrollo propio para la conversión A/ D/A de señales de audio. Conscientes de que desarrollar un método propio para resolver está cuestión técnica podría tomarles varios años, los directivos de Philips decidieron establecer alianzas estratégicas con otras compañías que ya disponían de esa tecnología. Concretamente, llegaron a un acuerdo con la firma japonesa Sony, para el lanzamiento común del nuevo disco compacto de audio digital. Los ingenieros de Sony habían desarrollado a fines de los 70’s un procedimiento para la grabación de audio análogo en forma digital a través de una codificación PCM (Pulse Code Modulation). Inclusive, algunos de sus modelos de videograbadoras Beta, llegaron a incluir circuitos que permitían la adición de un módulo especial para el manejo del audio estéreo Hi-Fi digital. Finalmente, de la unión de tecnologías de estas dos grandes empresas mundiales, surgió en 1982 el disco compacto de audio digital. Rápidamente, este novedoso sistema atrajo la atención de otros fabricantes de equipos, pues el CD ofreció indudables ventajas sobre los tradicionales medios de almacenamiento de audio: el disco negro de acetato y la cinta en cassette.
Luz y protuberancias
Figura 2
En un disco de acetato la información se graba mediante pequeños surcos en forma de espiral; es en las paredes de dicho surco donde se graba el audio analógico que posteriormente es recuperado por una aguja de zafiro o de diamante (figura 3). La aguja, al recorrer el surco, vibra según las ondulaciones grabadas en las paredes del mismo y transmite la información de audio analógico hacia una pastilla magnética, donde se obtiene la señal eléctrica respectiva, misma que es filtrada y amplificada para su posterior salida por los altavoces.
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Microfotografía de la superficie de datos de un CD.
En un disco convencional el propio surco sirve de guía a la aguja, como se muestra en esta ampliación.
Figura 3 En una cinta magnética, existen guías mecánicas para la correcta trayectoria de la cinta.
¿Cuál es el principio de almacenamiento y lectura de información en los sistemas ópticos? En este caso, no existe aguja ni contacto físico entre el medio recuperador y el medio de almacenamiento, como tampoco existe un surco con paredes grabadas. En los discos ópticos, para almacenar los datos, se utiliza un track o pista de información constituida por minúsculas elevaciones de longitud variable, a las cuales se les llama pits (en inglés pit significa hueco, pero se emplea este término porque en el disco matriz, que es como el negativo del CD, la información va codificada en microscópicos huecos o depresiones). De hecho, podemos decir que el pit es la célula o unidad básica de información en los discos ópticos digitales. Las dimensiones de estos pits son sorprendentes: tienen un ancho de sólo 0.5 micras (una micra = una milésima de milímetro); su altura es de tan sólo 0.11 micras, y su longitud puede variar desde 0.83 hasta 3.5 micras (figura 4). A su vez, la separación entre tracks adyacentes es de tan sólo 1.6 micras. Estas dimensiones proba-
blemente no tengan para usted un significado en primera instancia; sin embargo, para brindarle una perspectiva más apropiada, en la figura 5 se muestra una comparación de los tracks de un CD musical con un surco de un disco de acetato y con el grueso de un cabello humano. ¿Cómo puede operar un sistema de lectura con dimensiones tan reducidas de los datos? En principio, la lectura de los datos sólo puede ser realizada con un elemento tan fino como lo es el rayo láser, es decir, se requiere de principios ópticos; sin embargo, este procedimiento se apoya a su vez en otros conceptos de ingeniería: 1) La digitalización de los datos. 2) La autocorrección de la orientación del rayo láser cuando se defasa de la pista de datos.
Cabello
64 micras
40 tracks
En un disco compacto, la información se graba mediante diminutos "pits" o elevaciones. Al área respectiva se le llama "superficie de datos". Espacio libre entre pits 0.833 a 3.54 µm
Largo del pit 0.833 a 3.54 µm
CD Ancho de track de un disco compacto
Separación entre tracks 1.6 µm
Disco de acetato
Ancho del track 0.5 µm 00000001001000001001000..
Haz láser 1.7 µm (spot)
Figura 4
10
60 tracks
ELECTRONICA y servicio
Surco de información
Figura 5
CAMARAS DE VIDEO DIGITAL PARA CONSUMIDOR Leopoldo Parra Reynada
El video análogo es una tecnología que probablemente va de salida, siendo reemplazada por el video digital o DV, un formato en el que convergen video, sonido e información en señales numéricas. Con el sistema DV se logran imágenes de muy alta resolución, acompañadas de un sonido estéreo de la misma calidad de un CD; además, es posible la edición no-lineal y las copias sucesivas sin deterioro de generación; las imágenes también se pueden capturar y trasladarse de la cámara de video a la computadora. Y todo en un diminuto aparato de bolsillo.
El surgimiento del formato DV En los primeros años de esta década, las ventas en el ámbito mundial de videograbadoras perdieron el dinamismo que habían mostrado en años anteriores, debido a que se estaba cerca de la saturación del mercado; es decir, ya había suficientes máquinas en los hogares como para que se mantuviera el crecimiento de la demanda. Como resultado de este comportamiento, las principales compañías productoras de equipo de video buscaron nuevas opciones. Incluso, de los formatos de video alternativos, Súper-VHS, ED-Beta y Hi-8, aún el más exitoso de los tres (el de 8mm) no había alcanzado la aceptación esperada por las grandes corporaciones; fue entonces cuando se decidieron a introducir un nuevo sistema. En julio de 1993, Matsushita, Philips, Sony y Thomson hicieron una propuesta a otros fabricantes para que de manera conjunta diseñaran un nuevo formato de grabación de video casero, basándose en la tecnología digital. La intención era ofrecer una calidad significativamente superior a la de los forma-
ELECTRONICA y servicio
27
tos Beta, VHS y 8mm, y al mismo tiempo evitar una lucha por el mercado como la que se desató entre Beta y VHS a finales de los años 70´s. A esta propuesta respondieron favorablemente compañías tan importantes como Hitachi, JVC, Mitsubishi, Sanyo, Sharp y Toshiba, además de otras decenas de fabricantes que se han adherido al formato DV. Por ello, cabe suponer que en próximos años este nuevo sistema se convierta en un estándar mundial con amplio soporte comercial, técnico y en títulos de películas. DV significa Digital Video y, como su nombre indica, la principal innovación de dicho sistema es el manejo de señales de video por medios totalmente digitales, en contraste con el proceso análogo que caracteriza a los formatos Beta, VHS y 8mm. Otra de sus características es que permite la grabación de imágenes con calidad broadcast, superando incluso al formato Betacam-S, que hasta la fecha se sigue considerando el estándar en grabación profesional en estudios de televisión. Mas el usuario no sólo tendrá en su hogar una máquina capaz de grabar y reproducir imágenes con calidad de transmisión al aire (que es el significado de broadcast), con el consiguiente mejoramiento en su capacidad de edición sin el degradamiento que sufre la imagen en los formatos tradicionales, sino también un audio con calidad semejante a la del CD, entre otras ventajas importantes.
Características del formato DV En la tabla 1 se indican las principales características del estándar DV. Lo primero que llama la atención de este formato de video digital, es que la cinta es de muy reducidas dimensiones, incluso inferiores a las de una cinta de 8mm; como resultado, el cassette tiene un tamaño ligeramente superior al de una cajetilla de fósforos, pero con capacidad de almacenar hasta 60 minutos de video. Por supuesto, tales dimensiones hacen ideal al formato para cámaras de video de consumidor (figura 1). Mas como esa duración es adecuada para grabaciones caseras pero no para aplicaciones profesionales, también se diseñó una versión de tamaño ligeramente mayor (un poco más peque-
28
ELECTRONICA y servicio
Tabla 1 FORMATO
LINEAS HORIZONTALES
ANCHO DE BANDA (MHz)
ANCHO DE CINTA
VELOCIDAD DEL TAMBOR
VHS
240
3
1/2 pulgada
1800 RPM
8 mm
240
3
8 mm
1800 RPM 1800 RPM
U-Matic SP
330
4.1
3/4 pulgada
Señ al NTSC (calidad Broadcast)
330
4.1
n/a
n/a
S-VHS
400
5
1/2 pulgada
1800 RPM
Hi-8mm
400
5
8 mm
1800 RPM
6.3
1/4 pulgada (6.4 mm)
9000 RPM
DV
500
ña que un cassette Beta), capaz de grabar hasta 4 horas y media de video en alta calidad (figura 2). El nuevo estándar DV se diferencia de los formatos tradicionales en muchos aspectos: en primer lugar, recordará que para grabar la señal de video compuesto en los formatos, Beta, VHS y 8mm se utiliza un tambor giratorio con dos cabezas de video, rotando a una velocidad de 1,800 RPM (30 cuadros por segundo multiplicado por
Cámara de video digital HandycamVision DCR-PC7 de Sony. Observe que su tamaño es como el de un pasaporte; cuenta con una pantalla giratoria de cristal líquido y altavoz integrado.
45 min
Cassette DV con capacidad de hasta 90 minutos en LP.
Figura 1
Figura 2 Cámara DV profesional, al lado de cassettes pequeños (al frente) y de alta capacidad (atrás).
60 segundos, figura 3), por lo que en cada revolu-ción se graban dos campos completos, uno por cada paso de una cabeza; sin embargo, este mé-todo es muy vulnerable ante los errores que pu-dieran aparecer en la superficie de la cinta (los conocidos drop-outs), mismos que se traducen en líneas blancas de ruido en la pantalla. El nuevo formato de video digital utiliza también un tambor giratorio, pero en este caso su velocidad de rotación es muy superior (9,000 RPM), por lo que la información de un solo campo de video se reparte en cinco tracks; y no sólo eso, para impedir que los pequeños daños inevitables por el uso de la cinta se reflejen negativamente en la imagen, la información pasa por una serie de procesos que permiten “repartir” los errores en una zona más amplia, posibilitando así una más sencilla detección y erradicación de errores (todo este proceso de lleva a cabo por medios digitales, como podrá suponer).
Grabación convencional (VHS, Beta, 8mm,U-Matic) 1 Track = 1 campo
Tambor giratorio (1800 RPM)
Figura 3
Para grabar las imágenes en formato numérico, las grabadoras de DV toman la señal de video compuesto y la convierten de su forma analógica original en una señal digital por medio de un muestreo de 12 bits, por lo que hay más de 4,000 niveles posibles de voltaje que puede tomar la señal de video. Sólo como referencia, las videograbadoras con efectos digitales que circulan en el mercado electrónico por lo general usan una digitalización de entre 6 y 8 bits, lo que da un máximo de entre 64 y 256 niveles de voltaje. Además, para garantizar que toda la banda de 4.25 MHz que abarca una señal de video compuesto normal sea capturada sin problemas, la frecuencia de muestreo se ubicó en 13.5 MHz para la luminancia y en 3.375 MHz para la crominancia (recuerde que el ancho de banda máximo de la señal de croma es de tan sólo 1.5 MHz), lo que da un amplio espacio de maniobra para que incluso las señales de más alta frecuencia queden convenientemente muestreadas con mínimas pérdidas de información. Por tal motivo, la calidad de las imágenes obtenidas es prácticamente indistinguible de la generada por la señal analógica original (por increíble que parezca, el ojo humano es mucho más fácil de complacer que el oído; así mientras que en el formato de CD se requiere una digitalización a 16 bits para conseguir una calidad excepcional de audio, en el DV basta con 12 bits para que el espectador no note ninguna diferencia entre la señal digitalizada y la analógica original).
Secciones de una cámara DV En la figura 4 se muestra un diagrama a bloques muy sencillo con las etapas que podemos encontrar en una cámara de formato DV: como primer bloque, tenemos una sección de cámara que para fines prácticos es idéntica a la de cualquier otra cámara de video de buena calidad. Esta sección de cámara posee uno o tres elementos captadores de luz del tipo CCD, los cuales convierten la intensidad luminosa que reciben en niveles de voltaje, mismos que son manejados de tal forma que a partir de dicha señal se obtienen los niveles de luminancia y croma correspondientes a la imagen que se capta.
ELECTRONICA y servicio
29
Figura 4 Lente
Proceso digital
Sección de cámara
Manejo señal (CCD)
Y
A/D (12 bits 13.5 Mhz)
C
Separador R-Y / B-Y
Elemento captor (CCD)
Estas dos señales se envían hacia la sección de manejo digital de señal, en la cual reciben un tratamiento especial: la luminancia pasa directamente por un convertidor A/D para traducir sus niveles de voltaje en palabras de 12 bits, en tanto que la crominancia se separa en sus componentes principales (R-Y y B-Y) y ambas señales también se aplican a su convertidor A/D respectivo. Ya que se tienen los tres juegos de señales, se envían a un circuito que lleva a cabo una compresión en el formato I-MPEG, con el objetivo de reducir considerablemente la cantidad de datos que se grabarán en la cinta; la salida de este compresor pasa a un circuito corrector de errores, para finalmente ser grabada la señal. Esta señal se envía hacia una etapa de videograbación que es muy parecida a las que ya conocemos de los formatos Beta y VHS; esto es, un tambor de cabezas giratorias que transfieren la información hacia la cinta magnética y que también son las encargadas de su lectura. Y aunque el mecanismo del sistema DV es de menores dimensiones y su velocidad de giro es cinco veces más rápida, el principio básico de funcionamiento es el mismo; así que no nos detendremos en el particular. Por supuesto que a la señal de video le debe acompañar su audio correspondiente, y para ello la señal proveniente de los micrófonos es convertida de analógico a digital, con una calidad de audio semejante a la de un disco compacto. Esta señal también se envía hacia el mecanismo de videograbación, ocupando su lugar en la cinta magnética junto al video, pero sin interferirse mutuamente, con lo que es posible realizar ediciones en cualquier porción de la cinta sin afectar al otro parámetro.
30
ELECTRONICA y servicio
Sección de videograbadora
R-Y
B-Y
A/D (12 bits 3.37 Mhz)
Circuito compresor I-MPEG
AMP RF
A/D (12 bits 1.37 Mhz)
Como podrá suponer, el proceso de lectura resulta casi idéntico al anterior, sólo que en sentido contrario; esto es, la señal se lee de la superficie de la cinta y pasa por el bloque corrector de datos. A continuación la señal se descomprime y pasa por tres circuitos convertidores D/A independientes, de los cuales se recupera la señal Y, R-Y y B-Y. Finalmente, estas señales se combinan en forma de video compuesto para enviarse por un cable RCA hacia el televisor, o como señales YC por medio de un cable de S-Video hacia el receptor que posea dicha entrada.
Compresión de datos Una digitalización con estos parámetros consumiría un gran espacio de almacenamiento, al grado de que resultaría una cantidad de bytes por segundo prácticamente inmanejable; por tal razón, y para reducir considerablemente la cantidad de información que efectivamente se graba en la cinta, se recurre a métodos de compresión de datos. La compresión de datos es un método que se puede utilizar en señales digitales por medio del cual se elimina toda la información redundante, enviándola sólo una vez y después indicando aquellos puntos en que se repite, con lo que se obtiene una señal prácticamente idéntica a la original, pero con un tamaño extremadamente reducido (figura 5). Específicamente, en el DV se utiliza el formato de compresión conocido como I-MPEG, el cual posee algunas características que lo hacen mucho más apropiado para el DV que el formato MPEG-2 común, utilizado en CD-ROM’s de computadora o en los nuevos DVD.
AJUSTES ELECTRONICOS EN TELEVISORES RCA Y GENERAL ELECTRIC Francisco Javier Orozco Mancilla
Una de las principales innovaciones a las que se enfrenta el técnico de servicio electrónico, tiene que ver con una serie de ajustes en televisores que ya no se efectúan mediante los tradicionales inductores, transformadores o presets, sino mediante una resistencia variable electrónica que ajusta a un conjunto de parámetros que se graban en circuitos de memoria EEPROM. Explicar cómo operan estos circuitos y cómo llevar a cabo dichos ajustes en los televisores CTC-175 y CTC-185 de RCA y General Electric, son los objetivos del presente artículo. Se incluyen los pasos para entrar al modo de servicio y las tablas con los parámetros que deben consultarse.
Generalidades Hemos explicado en otras ediciones de esta editorial, que con la inclusión de los circuitos microcontroladores, los receptores de TV color dejaron de ser un sistema esclusivamente analógico para convertirse en un híbrido análogo-digital con novedosas prestaciones. Como resultado de estos cambios, las técnicas de servicio han tenido que adecuarse para responder a tales novedades, entre las que destacan la sintonía electrónica, el despliegue de datos en pantalla, la operación al tacto y por control remoto de cambio de canal, volumen, tono, brillantez, etc. Una de las principales innovaciones a las que se enfrenta el técnico de servicio electrónico, tiene que ver con una serie de ajustes (frecuencia y linealidad horizontal, tamaño vertical, pincushion, etc.), los cuales ya no se efectúan mediante los tradicionales inductores, transformadores o presets (figura 1), sino mediante una re-
ELECTRONICA y servicio
43
Figura 1
sistencia variable electrónica (EVR) que ajusta a un conjunto de parámetros que se graban en circuitos de memoria EEPROM. En otras palabras, los ajustes de servicio ya no se llevan a cabo mediante el giro mecánico de un preset o del núcleo de algún inductor, sino por medios digitales, lo que garantiza el grado de exactitud, la duración de los ajustes y la facilidad con que se realizan. El proceso general que se sigue para llevar a cabo los ajustes electrónicos son los siguientes: 1) Se entra al modo de servicio. 2) Se solicita el parámetro o parámetros que se desean modificar. 3) Se presionan la o las teclas necesarias para alcanzar el valor deseado. 4) Se indica al sistema que grabe la nueva información en su memoria. 5) Finalmente, se abandona el modo de servicio. Todos estos pasos -muy sencillos de llevar a cabo-, pueden realizarse ya sea por medio del control remoto o del teclado frontal del aparato; sin embargo, la dificultad estriba en conocer la combinación exacta de teclas que hay que presionar para entrar al modo de servicio y para efectuar todos los pasos indicados anteriormente, pues es información que no siempre se
44
ELECTRONICA y servicio
encuentra disponible en los manuales de servicio de los televisores, y que además difiere entre marcas e incluso entre modelos de un mismo fabricante. En este artículo, vamos a referirnos a los procesos que deben seguirse para llevar a cabo los ajustes electrónicos en los chasises CTC-175 y CTC-185 de los televisores RCA y General Electric, dos marcas cuyos circuitos son idénticos (ambas son fabricadas por Thomson-USA). Pero antes haremos un repaso del funcionamiento de
Estructura básica de un EVR Señal modificada
Señal a modificar Salida
Amplificador controlado por voltaje Entrada Control
Convertidor digital / analógico
Datos digitales de entrada
Data Clock Latch o Strobe
Voltaje de control
Voltaje que cambia con respecto a los datos digitales de entrada
Figura 2
Figura 3
Estructura de la operación del amplificador controlado por voltaje Señal de salida
Señal a modificar
Entrada
Señal de salida
Señal a modificar
Salida
Amplificador controlado por voltaje
Entrada
Salida
Amplificador controlado por voltaje
Voltaje de control elevado
Voltaje de control pequeño
+
-
-
los circuitos que intervienen en los ajustes electrónicos.
+
(D/A). En la figura 2 podemos ver su estructura básica. El amplificador controlado por voltaje se encarga de cambiar el nivel de la señal a manipular, mientras que el convertidor D/A recibe los datos digitales de la magnitud con la que se desea hacer tal modificación.
La operación de la EVR La EVR es la unión de un amplificador controlado por voltaje, con un convertidor digital a análogo
Voltaje de referencia Amplificador sumador
Resistencia de retroalimentación
Diagrama a bloques del convertidor D/A RS +Vcc Arreglo resistivo
-
+
+ RD
RC
RB
RA
Sw3
Sw4
-
Voltaje de salida analógica
-Vcc
Interruptores electronicos Sw1
Sw2
Out A A1
Data Clock
A
Out 1
Out C C1 In3
In2
In1
Latch Entrada digital
Out B B1
B
Out 2
C
Out 3
Out D D1
Registro de almacenamiento
In4
D
Out 4 Flip-flops
Figura 4
ELECTRONICA y servicio
45
La ganancia del amplificador controlado por voltaje, puede modificarse con sólo inyectar un voltaje aplicado en la terminal de control. Por ejemplo, si el nivel de voltaje aplicado en la terminal de control es bajo, la señal de entrada prácticamente se anula a la salida; pero si dicho nivel es alto, la señal de entrada se incrementa (figura 3). Obviamente, el voltaje aplicado en la terminal de control no es suministrado por una resistencia variable (como en el caso mostrado en la figura 3), sino por el convertidor D/A. Este, por cierto, se estructura básicamente con un arreglo resistivo, un amplificador sumador, algunos interruptores electrónicos y un registro de almacenamiento (figura 4). Pero veamos estas partes por separado.
Componentes de un convertidor D/A a) El arreglo resistivo está estrictamente calculado para que cuando haya conducción en una o más de sus resistencias, se modifique la tensión en la entrada negativa del amplificador operacional. De esta manera, también su voltaje de salida cambia de valor. b) El amplificador sumador, es un amplificador operacional configurado con una resistencia de retroalimentación entre la entrada negativa y la salida. También a la entrada negativa se conecta el arreglo resistivo (RA, RB, RC y RD) y la resistencia RS que se lleva a un voltaje de referencia. c) Siempre y cuando los interruptores electrónicos (Sw1, Sw2, Sw3 y Sw4) lo permitan, las
Sw1
El voltaje de salida es igual a: VS = VE x AV en donde:
Sw2
Figura 5 El voltaje aplicado en la entrada depende de las caidas de voltaje de Rs, RA y RC
Voltaje de referencia (+) + Rs -
RA +
RC +
-
-
RB
RD +
Sw1
Sw2
Sw3
Sw4
H
L
H
L
Unicamente conducen los interruptores Sw1 y Sw3 porque en su base reciben un nivel lógico alto (H)
resistencias RA, RB, RC y RD conducirán. Para el efecto, como se observa en la figura 5, es necesario aplicar en la base de cada uno de ellos un nivel alto (H). Con el fin de sintetizar este circuito, hemos incluido un ejemplo de él en la figura 6 -que incluye valores para los resistores- y, en la tabla 1, una lista de los diferentes voltajes de salida que serán expedidos por el convertidor
Sw3
Sw4
VE=+3V
VE = Voltaje de entrada AV = Ganancia de amplificación
18.7 KΩ
37.5 KΩ
75KΩ
150 KΩ
RM 20KΩ
La ganancia de amplificación es igual a: AV =
RM en donde: RE
RM = Resistor de retroalimentación RE = Resistor de entrada
+12V RA
RB
RC
RD
Voltaje de salida
+ -12V
Figura 6
46
ELECTRONICA y servicio
D/A para ser aplicados al amplificador controlado por voltaje. d) Finalmente, el registro de almacenamiento tiene la tarea de cambiar la estructura de los datos que provienen del circuito de control (microcontrolador) de serie a paralelo, para después aplicar esta información a los interruptores electrónicos (Sw1, Sw2, Sw3 y Sw4). Los datos de la función a modificar, son enviados por el microcontrolador en un bus digital llamado I2C. Este consiste en una señal de datos (data) que contiene la función y magnitud del cambio, una señal de reloj (clock o CK) que sincroniza la comunicación entre el microcontrolador y la EVR, y una señal de enganche ( T chip enable) que indica la finalización del ciclo de la transferencia de datos.
Circuitos que intervienen en los ajustes electrónicos en televisores RCA y General Electric Como se aprecia en la figura 7, en el caso de los televisores RCA y General Electric el microcontrolador (U3101) utiliza las terminales 14 (T chip enable), 15 (T chip data) y 16 (T chip clock) como bus I2C hacia el circuito jungla (chip T U1001), y sólo las terminales 15 y 16 hacia el sintonizador (tuner PLL 7401). Dichas terminales se encargan de realizar los cambios en ambos circuitos, tanto en el modo de operación normal del televisor como en el modo de ajustes electrónicos. Por ejemplo, cuando el usuario decide cambiar el nivel de brillo, contraste, color, etc., el bus I2C actúa sobre el circuito jungla; si decide cambiar el canal, el bus I2C actúa sobre el sintonizador. Durante el modo de servicio, estas líneas también llegan al bus I2C a donde se harán los ajustes de las EVR de la jungla (fase horizontal, tamaño vertical, sub-brillo, etc.) y los ajustes de la EVR del sintonizador (ajustes de presintonía). Ahora bien, como podrá suponer, para controlar con exactitud algún nivel en una EVR es necesario proporcionar una palabra digital de control en su entrada; y aunque hay algunos ajustes que se pueden modificar dinámicamente
Tabla 1 Entrada digital
Sw 1
Sw 2
Sw 3
Sw 4
Voltaje de salida
L
L
L
L
0V
L
L
L
H
0.2 V
L
L
H
L
0.4 V
L
L
H
H
0.6 V
L
H
L
L
0.8 V
L
H
L
H
1V
L
H
H
L
1.2 V 1.4 V
L
H
H
H
H
L
L
L
1.6 V
H
L
L
H
1.8 V
H
L
H
L
2.0 V
H
L
H
H
2.2 V
H
H
L
L
2.4 V
H
H
L
H
2.6 V
H
H
H
L
2.8 V
H
H
H
H
3V
al gusto del usuario (volumen, brillo, contraste, etc.), hay otros que una vez alcanzado su valor óptimo lo mejor es permanezcan inalterados. Precisamente, para grabar todas las palabras digitales correspondientes a los distintos ajustes, se ha incorporado a un lado del microcontrolador una pequeña memoria EEPROM (ROM borrable y grabable eléctricamente), misma que almacena todos estos datos y los proporciona al circuito cada vez que los solicita; por esta razón, las terminales 15 y 16 del microcontrolador se comunican con dicha memoria (U3201). En pocas palabras, esa memoria constituye el medio de almacenamiento de los ajustes electrónicos.
¿Cuándo se necesitan los ajustes electrónicos? Con lo anteriormente explicado, parece que una vez grabados los valores adecuados de los distintos ajustes en la memoria EEPROM, el aparato no necesita el menor retoque por parte del personal de servicio electrónico; sin embargo, hay ocasiones en las que forzosamente tenemos que acceder a dichos ajustes para corregir algún pro-
ELECTRONICA y servicio
47
Figura 7
1,2,3, GND U3201 4,7 EEPROM 8 VDD Data 5
5V
T-Chip data tuner clock 15
54 Data
7 KS2
T-Chip clock tuner data 16
53 Clock
8 KS3 5 KD1
PIP 12 enable
6
Alimentación Aum. vol.
Dism. vol.
KS1
Can. asc. U3101
U1001 CHIIP T
T-Chip 14 enable
52
Enable
Horz 24 Out
Microcontrolador
Can. desc.
Reset 1 Menu
VDD 20 3
5V
OSC OUT 41
OSC IN 42
IR3401
7.6V STBY
5V
56 Bus GND 4 Data
1
5 Clock
U7401 TUNER PLL
Y3101
3 5V
blema (pequeño o grave) que se presente en el televisor. Los casos de servicio más típicos son: 1) Por el uso normal del aparato, algunos componentes empiezan a “envejecer”; por ejemplo, el cinescopio ya no tiene unos colores tan brillantes (coloquialmente se dice que “se bajó el cinescopio”), y para recuperar su tonalidad original el aparato requiere de ajustes en color, luminancia, etc. 2) A través del tiempo, y con el constante calentamiento y enfriamiento, algunos componentes modifican sus características operativas (una resistencia aumenta de valor, un condensador modifica su capacitancia, etc.) Esto significa que las señales que pasen por dichos elementos serán alteradas, de tal manera que para recuperar sus características adecuadas se requiere ajustar diversos elementos del aparato. 3) Un problema que se presenta con cierta frecuencia, es que la memoria EEPROM donde se graban todos los ajustes antes mencionados
ELECTRONICA y servicio
22
5V
GND 21
2
48
Clock 6
10 VCC
GND 13
se llega a dañar o a borrar; por lo tanto, hay que reemplazar la memoria defectuosa y volver a ajustar el televisor. Dado que el porcentaje de fallas de la memoria EEPROM es muy elevado, y que la sustitución de dicho componente es un proceso delicado, en futuros artículos nos enfocaremos al tema. En cualquiera de los tres casos, tendrá forzosamente que entrar al modo de servicio y modificar alguno o todos los parámetros internos. Enseguida, nos referiremos al método secuencial que debe de seguir para realizar este tipo de reparaciones en los televisores RCA y General Electric ya mencionados.
Ajustes electrónicos en los chasises CTC-175 y CTC-185 Antes de iniciar el proceso de ajustes, es preciso señalar que éstos deben realizarse o confirmarse si se reemplaza la memoria, o si se tienen proble-
ANALISIS DE LA SEÑAL DE VIDEO COMPUESTA Carlos García Quiroz
Toda persona que da servicio a televisores, videograbadoras o cámaras de video, sabe que la señal a partir de la cual se obtiene toda la información necesaria para que se reproduzca la imagen con su respectivo audio, es la señal de video compuesta. En este artículo haremos una descripción teórica de cómo se obtiene y cuáles son sus componentes, enfatizando aspectos como la forma en que se combinan las señales indispensables para reconstruir en el punto de recepción una imagen idéntica a la original. Además, se describe una prestación adicional que se ha integrado en la mayoría de los televisores modernos: el close caption. 54
ELECTRONICA y servicio
Qué es la señal de video compuesta El componente fundamental en todo proceso de televisión, es una señal eléctrica en la que se codifican las imágenes y su correspondiente sonido. A esta señal eléctrica con información de video y audio se le llama “señal de video compuesta” (o video compuesto). Dicha señal, incluye la información necesaria para reproducir en el punto de recepción, las imágenes y el sonido enviados desde el punto emisor. Sus componentes básicos son (figura 1): 1) Señal de luminancia o información en blanco y negro (Y). 2) Señal de crominancia o información en color (C). 3) Sincronía para la recuperación de las imágenes enviadas (Sync). 4) El audio asociado a la imagen. Tales señales deben combinarse de tal manera que no se interfieran entre sí, pero al mismo tiempo que no ocupen un ancho de banda considerable, ya que en tal caso se reduciría el número
Figura 1
La cámara de video "codifica " las imágenes en una señal eléctrica, la cual contiene información de blanco y negro (Y) , de color (C) y de sincronía (Sync). Señal Y
Señal C Amp.
Sync
MOD FM 4.5 Mhz
El audio se obtiene por separado Señal Y (luminancia) AM Amp
Audio (FM)
Frec. (Mhz) 3.58 4.25 4.5 Señal C (croma) PM + AM
de canales que se pueden manejar en el espectro electromagnético.
Estructura de una imagen de video En el sistema NTSC, adoptado por los Estados Unidos a finales de la década de los 40’s, cada imagen se divide en 525 líneas, exploradas de izquierda a derecha. Estas líneas se suceden con tal rapidez, que se forman 30 imágenes completas por segundo; sin embargo, como tal frecuencia aún puede ser apreciada por el ojo humano, se recurrió a un truco muy interesante: se dividió cada imagen en un campo de líneas pares y en otro de líneas impares, enviándose por separado aunque de manera alternada; de este modo, en
un momento dado se expiden tal sólo las líneas pares y en el siguiente sólo las impares. Gracias a este recurso, se pudo elevar la cantidad de imágenes presentadas por segundo al doble (60 “medios cuadros” por segundo), evitando así el parpadeo que se suscita con una frecuencia de 30 cuadros por segundo. A este sistema se le denomina “exploración entrelazada”. En la exploración entrelazada, a las imágenes completas se les conoce con el nombre de “cuadros” (frames), formados a su vez por dos campos (fields), como se muestra en la figura 2. El recorrido se realiza de izquierda a derecha, de arriba hacia abajo. Y como la frecuencia de barrido de un campo es de 60 Hz, la frecuencia horizontal de recorrido es de 262.5 x 60 = 15,750 Hz.
ELECTRONICA y servicio
55
Figura 2
Primer retorno vertical
Líneas pares en el trazo del segundo campo
Primer campo 262 1/2 líneas
Segundo retorno vertical
Líneas pares
Líneas impares en el trazo del primer campo
Líneas impares
Cada imagen o cuadro se toma con dos campos. En este ejemplo aparecen corridas las líneas de los campos para distingirlas.
Segundo campo 262 1/2 líneas
Entrelazando las líneas de los dos campos, surge una imagen sin parpadeo.
Cuadro = 525 líneas
En el formato NTSC, 30 cuadros sucesivos forman un segundo de imágenes animadas. A su vez, cada cuadro se forma por el entrelazado de dos campos, uno de líneas impares y otro de líneas pares. El entrelazado fue un recurso que se utilizó para aumentar la frecuencia de barrido vertical sin modificar la del barrido horizontal.
Parámetros de la señal de video compuesta Al conjunto de frecuencias asignadas a una estación de televisión para que transmita sus señales, se le llama “canal”. En Estados Unidos, el organismo regulador de las comunicaciones, la FCC (Comisión Federal de Comunicaciones), asignó un ancho de banda de 6 MHz a cada canal de televisión comercial, ya sea VHF-L, VHF-H, UHF, CATV, etc. (figura 3). La transmisión radial se efectúa en forma de dos ondas portadoras de
radio-frecuencia, moduladas de la siguiente manera: • Señal de imagen: modulación por amplitud (AM). • Señal de audio: modulación por frecuencia (FM). Para ahorrar aún más espacio en el ancho de banda, las transmisiones de TV emplean un método de transmisión conocido como “transmisión por banda residual”, la cual tiene como característica principal que tan sólo se envía com-
60 Mhz
Frecuencia actual para el canal 2 54 Mhz
Portadora de audio
50 Khz
Señales portadoras dentro de un canal estándar de 6 Mhz
Frecuencia de portadora de imagen
4.25 -1.25
0
4.0 Mhz 4.5 Mhz
4.5
4.75
4.0 Mhz
6 Mhz ancho del canal 0.25 Mhz
56
ELECTRONICA y servicio
Figura 3
pleta una de las bandas laterales que rodean a la frecuencia moduladora, mientras que la banda simétrica se recorta en una frecuencia relativa-mente baja. En el caso de las transmisiones de TV, considerando la frecuencia de modulación como punto de partida, la banda residual se extiende hasta 1.25 MHz por debajo de esta moduladora, mientras que la información de video se extiende hasta un límite superior de 4.25 por encima de la misma. Por lo que se refiere al componente de audio, se transmite como una modulación FM y con una desviación de frecuencia pico de 25 KHz, quedando centrada 4.5 MHz por encima de la portadora de video.
Teoría básica del color Antes de hacer el análisis de la señal de video compuesta correspondiente a la televisión cromática, conviene examinar brevemente algunas de las propiedades del color y de la mezcla de
colores. Para empezar, recordemos que el color es una forma de la luz, y la luz es una forma de energía radiante que viaja en forma de ondas electromagnéticas. Otras formas de esta energía son las ondas de radio, los rayos infrarrojos, los rayos ultravioleta, los rayos X, etc. (figura 3). Estas formas de energía radiante se parecen entre sí en un aspecto: viajan en el aire a un promedio aproximado de 300 mil kilómetros por segundo. Pero difieren en longitud de onda y frecuencia; esto es: l = c/f Donde: l = Longitud de onda (en metros) c = 300 mil (Km por segundo) f = Frecuencia (Hz, ciclos por segundo) En la figura 4 se observa que entre el rango de los rayos ultravioleta y el de los rayos infra-
Luz visible y color Long. de onda
Longitud de onda (mm) 350
˚ 1A 1 nm
400
Rayos X
450
10 nm Rayos ultravioleta
500
100 nm Luz visible
550
1u
Violeta Azul Cyan Verde Amarillo
600
10 u Frecuencia
Tipos de onda electromagnética y longitudes de onda
Naranja
Rayos infrarrojos 100 u
650
300 Ghz 700
1 mm 30 Ghz
750
1 cm 10 cm UHF
300 Mhz 1m
VHF
30 Mhz 10 m
HF
30 Khz
1 Km 10 Km
800
1 (nm) Nanómetro = 1 (mu) Milimicra
100 m MF
300 Khz
Ondad de radio
SHF
3 Ghz
3 Mhz
Rojo
EHF
LF
= 1 x 10-9 (m) Metros
˚ Angstrom = 10 (A)
Figura 4
ELECTRONICA y servicio
57
rrojos existe una pequeña área cuya longitud de onda va de los 400 nanómetros (límite ultravioleta) hasta aproximadamente 780 nm (límite del infrarrojo). Esta porción del espectro radiante es precisamente lo que conocemos como luz visible. Por lo tanto, podemos afirmar que “la luz es una porción del espectro electromagnético, visible al ojo humano”.
Mezcla sustractiva de color
Clasificación de los colores
Características de los colores
Aditivos primarios
Para definir los colores, se utilizan tres características:
Toda la gama de tonalidades visibles que transmite la televisión en color, es posible gracias a sus propiedades de mezcla a partir de tres colores fundamentales: rojo, verde y azul, de cuyas diferentes combinaciones se derivan tres colores más (figura 5). Para la colorimetría aditiva, como se conoce a dicho proceso, estos tres colores brindan un rango más completo, ya que modificando proporcionalmente los niveles de los colores primarios se puede representar prácticamente a todos los demás colores del espectro visible.
Sustractivos primarios En el caso de la reproducción del color por pigmentos, tintas y transparencias fotográficas, el amarillo, el cyan y el magenta son los colores primarios, en cuyo caso se combinan por mezcla sustractiva. A estos colores se les conoce como sustractivos, porque por absorción sustraen las longitudes de onda indeseables de la luz blanca (figura 6).
Figura 6 Magenta Azul
Rojo Negro
Cyan
Verde
Amarillo
Fase de color (tono) Se refiere a la tonalidad de los colores: rojo, azul, amarillo, etc.
Saturación (color) Es el grado de atenuación que experimenta cada color al ser combinado con el blanco.
Brillantez (brillo) Es el grado de iluminación en los colores. De manera tridimensional, en la figura 7 se muestra la relación entre estas características.
Verde Cyan
Hue Amarillo
Azul
Blanco
Rojo
Magenta
Mezcla aditiva de color
Densidad o saturación de color
Rojo
Amarillo R YL
Magenta MG Blanco
W G CY
Grado de luminancia
B
Verde
Azul Cyan
Figura 5
58
ELECTRONICA y servicio
Negro
Figura 7
B O L E T I N
TECNICO-ELECTRONICO
No. 2
MANUAL DE AJUSTES EN MECANISMOS TIPO IV DE VIDEOGRABADORAS SONY Profr. J. Luis Orozco Cuautle
Introducción Continuando con el tema de los ajustes mecánicos en videograbadoras modernas, describiremos ahora cómo poner a tiempo el mecanismo de las máquinas SLV-L40CS de Sony, el cual recibe el nombre Tipo IV del mismo fabricante. Este sistema mecánico también ha sido utilizado desde hace varios años en diversos modelos de videograbadoras Sony, a saber: SLV-L50 y variantes L-60 y L-70; y SLV-M4X y variantes L-40MX, L40PA, L40CL, L40VZ, etc. Por lo tanto, esperamos que la información publicada en este Boletín le sea de utilidad en muy diversas máquinas de Sony.
Características principales del mecanismo de la videograbadora SLV-L40CS
Extracción del sistema mecánico Paso 1. Retire la tapa o cubierta principal, en la forma que usted ya conoce (figura 1).
Figura 1
a) Cuenta con un solo motor para realizar la carga del videocassette y el enhebrado de la cinta. b) El mecanismo cuenta con un sistema elevador del rodillo de presión (pinch roller).
Paso 2. Tras retirar la tapa principal, tendrá un panorama como el mostrado en la figura 2. Libere los seguros de plástico señalados para retirar el panel frontal.
Problemas típicos de este mecanismo a) Se rompe algún engrane. b) Se sale de posición el sistema mecánico.
Paso 3. Para extraer el mecanismo de carga frontal (comúnmente conocido como “carro”), retire estos cuatro tornillos que lo mantienen sujeto a todo el sistema mecánico (figura 3).
Considerando dichas fallas, es importante que usted sepa desarmar este mecanismo y, sobre todo, volver a colocar los engranes en la posición correcta.
Paso 4. Extraiga el conector del ensamble de ACE, el conector del motor del drum, el conector 1
Conector flexible de las cabezas de video
Conector drum
Conector de cabeza de borrado total
Conector del ACE?
Paso 6. Ahora, para extraer el sistema mecánico, retire los tornillos señalados en la figura 5.
Figura 2
Tornillos
Figura 5
Paso 7. Tras retirar el sistema mecánico, queda a la vista el bloque de componentes electrónicos que forman a la videograbadora (figura 6).
Seguros
Figura 3
flexible de las cabezas de video y el cable de la cabeza de borrado total (vea nuevamente la figura 2). Paso 5. Retire el mecanismo de carga frontal (vea nuevamente la figura 3). En la figura 4 vemos al mecanismo de carga ya separado.
Figura 6
Verificación inicial del mecanismo Una vez extraído el sistema mecánico, se tiene una vista superior (figura 7) y una vista inferior (figura 8) de todos sus componentes.
Figura 4
2
Paso 8. Para verificar el mecanismo es necesario moverlo. Puede hacerlo manualmente o con un circuito inversor (figuras 9 y 10) que usted puede construir para aplicar un voltaje de CD (que puede cambiar de polaridad) al motor de carga (figura 11), a fin de que éste
Palanca de compulsión del péndulo Palanca MC
Vista Superior
Capstan motor (M902) (Capstan shaft) Pinch roller Palanca T68
MC rodillo Guía T
Engrane elvador (elevator) Palanca de presión Engrane de presión
Drum (M901)
Engrane TG8 Engrane FL de transmisión
Palanca TG1
Engrane de transmisión superior/inferior
Guías S
Palanca del freno RVS Freno principal (T)
Banda reguladora de tensión
Freno auxiliar (T) Reel T
Palanca fija de liberación
Cam motor (M903)
Engrane guía (S)
Freno auxiliar (S) Reel S
RKB brock Neutrality arm
Engrane del péndulo
Figura 7
Motor del capstan (M902)
Freno del capstan
Engrane de carga (T)
Drum (M901)
Engrane de carga (S)
Main slider
Engrane de transmisión superior/inferior
Engrane FL de transmisión
Banda de sincronía
Engrane del cam
Palanca fija de liberación
Motor del cam (M903) RKB brock Engrane worm
Palanca RKB Engrane guía (S)
Reel S
Vista Inferior Figura 8
3
Debe desconectar la caja inversora y verificar visualmente si alguna parte se encuentra dañada; si es así consiga el repuesto original. Paso 10. Si el mecanismo se encuentra fuera de tiempo, también va a traer como consecuencia que se atore y no se mueva libremente; por ello, es importante verificar el tiempo de los engranes y, en caso de que no estén en su posición correcta, desensamblar la parte inferior y proceder a su puesta en sincronía. Figura 9
Procedimiento de desensamble para poner a tiempo el sistema mecánico 3 pilas AA 1 interruptor de 2 polos 2 tiros 1 interruptor push button
_
Paso 11. Con respecto a la vista inferior del sistema mecánico, concentrémonos en la sección que se observa en la figura 12.
Salida 4.5 v
+
Brazo, polea, banda sincrónica y ensamble del freno del capstan
Figura 10
Figura 12
se mueva de manera gradual. Para que dicho circuito inversor haga trabajar al motor, presione el interruptor push button; conmute el interruptor de palanca para mover al mecanismo hacia uno y otro lado.
Paso 12. Para retirar el ensamble de la palanca de tensión (tension vehicle arm assembly) y la banda de sincronía (timing belt), de tal manera que sea posible tener acceso al ensamble del freno del capstan o cabrestante (cap brake assembly), se debe extraer el tornillo señalado en la figura 13A. Luego de retirar esos dos primeros componentes, el ensamble del freno del cabrestante se extrae conforme a lo indicado en la figura 13B.
Paso 9. Si el mecanismo tiene alguna pieza dañada o se encuentra fuera de tiempo, no se va a mover libremente; usted no debe forzarlo.
NOTAS: • Al momento de volver a colocar el tornillo que sostiene a los tres componentes anteriores, sobre
Aquí debe conectarse la caja inversora
4
Figura 11