MundoElectronico-417

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Nº 417 • ABRILNº 417 • ABRILNº 417 • ABRILNº 417 • ABRILNº 417 • ABRILNº 417 • ABRIL 10 10 10 España: 19España: 19España: 19España: 19€ - Extranjero: 27 - Extranjero: 27 - Extranjero: 27€ € - CETISA EDITORES- CETISA EDITORES- CETISA EDITORES- CETISA EDITORES

DOSSIER.Electrónicade Potencia

DISEÑO.Diseño básico de la cadena de señal (I)

ELECTRÓNICADE POTENCIA.Procedimiento de modelado de máquinas eléctricas

AGENDA.CeBIT anuncia cambios para el año próximo

OPINIÓN.La nueva propuesta de RoHS se discutirá en 2010

Sensórica.- Midiendo movimientos- Captación de energíadel entorno- SAS 2010

En busca de la dirección correctal sector de la Electrónica de Potencia (EP) atravesó hasta el año pasa-do una época caracterizada por un rápido e interesante crecimiento, pero tal y como se temían los especialistas en este mercado el último ejercicio se puede califi car como difícil y complejo. Según indican los expertos, no sólo se han notado los efectos de la crisis económica, sino también el hecho de que determinados sectores clave en los últimos años, como el fotovoltaico, han visto paralizado su desarrollo debido a cambios en la legislación vigente.

Si bien desde la asociación AETIC advierten que no se puede hacer una valoración exacta del volumen de mercado de la EP porque se encuentra muy disperso, estiman que el año pasado se produjo una reducción de su tamaño de aproximadamente el 8%. La crisis ha te-nido como consecuencia una disminución importante de la demanda que no se ha podido compensar con la puesta en marcha de líneas de actuación estratégicas en el marco de la sostenibilidad medioam-biental.

Realizar previsiones en una situación de crisis económica como la que estamos pasando, resulta, a juicio de los profesionales, práctica-mente imposible. La mayoría parece coincidir en que 2010 también será un año duro en el que no se prevén recuperaciones. Algunos va-ticinan nuevas caídas debido a que los sectores usuarios están sumi-dos en importantes difi cultades que se traducen en la inexistencia de pedidos. Otros, sin embargo, se muestran más optimistas y confían en que esta situación haya sido solamente un paréntesis y que a par-tir de ahora, este mercado comience a subir nuevamente. Cuentan, por ejemplo, con que la transformación que están experimentando los sectores relacionados con la generación, transporte, almacenamiento y distribución de la energía abra oportunidades para la electrónica de potencia. El transporte es otra de las bazas a ser jugadas. Los cambios profundos que debe acometer para su adaptación al futuro limpio implican una actuación de la EP. Ferrocarril, automoción y vehí-culos eléctricos se perfi lan así como áreas dinamizadoras.

Las energías renovables continúan siendo una de las mayores apues-tas. España está reconocida como una de las principales autoridades en esta materia, por lo que nuestro papel se siente como seguro. Sin embargo, en este campo hay varios problemas que tienen que solventarse. El primero de ellos es el ajuste legislativo. Las compa-ñías reclaman un acuerdo entre Administración y asociaciones para reorientar la situación. Y tampoco hay que olvidar las reticencias que muchas direcciones tienen para salir en busca de negocio más allá de nuestras fronteras. Por el contrario, una de las líneas de futuro está, según todos los indicios, en aprovechar el conocimiento y el prestigio de las compañías españolas e implantar los productos en otros países.

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Premio Excelencia ala Comunicación 2006

Col.legi d’EnginyersTècnics deTelecomunicacions

(COETTC)

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EDITORIAL

Mundo Electrónico | ABR 10

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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.

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Nº 4

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ABRI

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03 EditorialEn busca de la dirección correcta

06 Actualidad Mercado. El mercado mundial de CAD sigue con un bajo nivel de actividad

- El mercado de CI analógicos aumentará un 15% Tecnología. Actel combina FPGA de señal mixta con núcleo ARM -

R&S anuncia el primer analizador de redes de cuatro puertos hasta 67 GHz - Aerofl ex actualiza el test de W-CDMA - La UPC avanza en el desarrollo de siste-mas de visualización - Baolab crea MEMS nanométricos en obleas CMOS

16 OpiniónLa nueva propuesta de RoHS se discutirá en 2010por Gary Nevison

18 Dossier: Electrónica de PotenciaAuge tecnológico y crisis coinciden en la Electrónica de Potenciapor Nuria Calle

24 Tendencias

Diseño. Diseño básico de la cadena de señal (I): información en la amplitud por Ramon Pallàs y Óscar Casas

Instrumentación. Amplifi cador de termopares preciso, confi gurable digitalmente por Andreas Mangler

Electrónica de Potencia. Procedimiento de modelado de máquinas eléctricas por Miguel A. Cámara y Melchor Gómez

46 Sensórica Midiendo movimientos Captación de energía del entorno para sensores autónomos Sensors Applications Symposium, SAS 2010

50 Productos y serviciosLa solución: Agilent mejora su serie 7000 de osciloscopios digitales

56 AgendaCeBIT anuncia cambios para el año próximo

58 Índices y avance

La portada


MERCADO

actualidad6

ABR 10 | Mundo Electrónico

Pese a un ligero repunte

El mercado mundial de CAD siguecon un bajo nivel de actividad Según las cifras publicadas por el EDA Consortium, el mercado mun-dial de herramientas de diseño asis-tido por ordenador ha registrado un repunte secuencial del 3,8% respec-to del tercer trimestre de 2009 y se situó en 1.167,9 M$. Pero este ligero incremento no debe enmascarar una realidad que la prudencia desaconse-ja dejarse llevar por el optimismo, ya que las ventas registradas en el tercer trimestre de 2009 suponen un 7,2% menos a las obtenidas en el mismo período del año anterior, que alcan-zaron un montante de 1.258,6 M$. Y si se toma la media de los cuatro últi-mos años, en relación a los cuatro últi-mos trimestres del año precedente, la caída es del 13,1%.Por productos, las herramientas de di-seño para circuitos impresos y módu-los multichip, crecieron un 1,5% en re-lación al segundo semestre de 2009; las ventas para aplicaciones “front end” respecto del tercer trimestre de 2008, retrocedieron un 3,3% para si-tuarse en 450,1 M$; es decir, una dis-minución del 15,6% sobre los cuatro últimos trimestres respecto de los

cuatro precedentes. Otro tanto suce-de en el ámbito de las herramientas de diseño y verificación a nivel físico que registraron un retroceso del 10% frente al tercer trimestre de 2008 y del 16,9% a lo largo de cuatro trimes-tres para representar un mercado de 260,8 M$.Las ventas de los productos destina-dos a los bloques de propiedad inte-lectual (IP) registraron una baja del 10,7% secuencial en un año para si-tuarse en 240,7 M$ y del 8% de media a lo largo de los cuatro últimos trimes-tres respecto de los precedentes.En cuanto al empleo, el EDA Consor-tium estimaba que en el tercer tri-mestre de 2009 el sector empleaba a 25.942 personas en todo el mundo; es decir, un 7,9% menos que el año anterior.Por distribución geográfica de los mercados, Europa y Oriente Medio es la más tocada, ya que registró un re-troceso del 17,6% en un año situán-dose en 204 M$, mientras un año an-tes el continente americano bajaba un 8% y conformaba un mercado de 511,2 M$.

Facturación mundial de circuitos analógicos de aplicación general por fabricantes 2008-2009Empresa Situación en

2009Facturación en

2009 (M$)Cuota de

mercado en 2009

Situación en 2008

Facturación en 2008 (M$)

Cuota de mercado en

2008

Variación 2008/2009

Texas Instruments 1 2.436 18,8% 1 2.751 17,9% -11%

Analog Devices 2 1.690 13,0% 2 2.048 13,3% -17%

National Semiconductor 3 1.098 8,4% 3 1.510 9,8% -27%

Maxim Integrated Products 4 1.037 8,0% 4 1.232 8,0% -16%

Linear Technology 5 894 6,9% 5 1.148 7,5% -22%

STMicroelectronics 6 497 3,8% 6 588 3,8% -15%

ON Semiconductor 7 368 2,8% 8 398 2,6% -7%

Intersil 8 329 2,5% 7 398 2,6% -17%

Fairchild Semiconductor 9 277 2,1% 9 366 2,4% -24%

Richtek 10 246 1,9% 13 215 1,4% 14%

Otros 4.116 31,7% 4.691 30,6% -12%

Total 12.989 15.343 -15%Fuente: Estimaciones de la consultora Databeans.

El mercado de CI analógicos aumentará un 15% Según la consultora y especialista en estudios de mercado de semicon-ductores Databeans, tras un decre-mento generalizado de la industria electrónica en general experimenta-do en 2009, en la que tampoco se ex-cluyen los semiconductores, el mer-

cado mundial de circuitos integrados analógicos experimentará un creci-miento del 15% para situarse en un volumen de 15.000 M$, frente a los 13.000 M$ registrados durante el ejercicio anterior.Según dicho estudio, la clasificación

de los cinco primeros suministrado-res no experimenta cambios, aun-que los cuatro primeros registraron una pérdida en la participación del mercado, salvo Texas Instruments, que registró un leve incremento del 1%.

Las ventas de PC crecerán un 20% Las ventas mundiales de PC crece-rán un 19,7% y pasarán de 305,8 mi-llones de unidades en 2009 a 366,1 millones a lo largo del año en curso según previsiones realizadas por la consultora Gartner. Al mismo tiempo, el gasto mundial en PC se estima cre-cerá un 12,2% frente al registrado en 2009 para situarse en 245.000 M$.Esta previsión resulta más optimista que la realizada por dicha empresa en diciembre de 2009 que anticipaba un repunte del 13,3% en unidades y de sólo el 1,9% en gasto de los usuarios.

El mercado europeo de cable es significativo La MoCA (Multimedia over Coax Alliance) ha estudiado el mercado de infraestructuras de cable coaxial en hogares de Reino Unido, Francia, Ho-landa y Polonia, y ha llegado a la con-clusión de que existe un mercado sig-nificativo para las redes domésticas sobre este cable. En Reino Unido y Francia los resultados son similares con alrededor del 55% de los hogares con dos clavijas de cable en los hoga-res y, con más del 25% de los mismo que tienen tres o más clavijas.

El analizador R&S ZVA67 de Rohde & Schwarz se anuncia como el primer analizador de red del mercado que dis-pone de cuatro puertos para medidas hasta 67 GHz. Su margen dinámico de 110 dB a 67 GHz y potencia de salida (6 dBm a 67 GHz) confieren al instru-mento la flexibilidad y el rendimiento necesarios para caracterizar los com-ponentes y módulos en el ámbito de microondas y ondas milimétricas. Es-to permite a los usuarios en I+D de-terminar los parámetros S de disposi-tivos multipuertos de forma rápida y precisa. Como ventaja adicional, las cuatro fuentes internas de señal redu-cen la complejidad del sistema de me-dida y el número de equipos requeri-dos al no necesitar generadores de señales externos.

MEDIDAS EN DISPOSITIVOS CON MÚLTIPLES PUERTOSSu arquitectura única que incluye cua-tro puertos, cuatro fuentes integradas de señal y ocho receptores, permite realizar medidas en dispositivos mul-

tipuertos tales como mezcladores, acopladores o DUT equilibrados, con un único instrumento. Su potencia de salida de 6 dBm y su margen de barri-do de potencia de >40 dBm, lo hacen especialmente indicado para caracte-rizar el comportamiento de las seña-les de corto y largo alcance de com-ponentes activos. Es posible realizar medidas lineales y no lineales me-diante una simple configuración de medida. Esta ventaja es evidente, por ejemplo, al medir los parámetros S o la intermodulación de mezcladores o amplificadores, o al medir el retardo de grupo y la fase de los conversores de frecuencia.Ofreciendo un margen de frecuencia de hasta 67 GHz, el equipo cubre la banda requerida para la transmisión inalámbrica de datos multimedia (HD-MI wireless). Otras posibles aplicacio-nes son, en el sector aeroespacial y de defensa, las medidas en sistemas de comunicaciones inter-satélite y sistemas de comunicaciones de ex-tremo a extremo.

Arquitectura tridimensionalpara un nuevo tipo de PLD Tabula, empresa de reciente crea-ción en EE.UU., ha desvelado los pri-meros detalles de una nueva arqui-tectura de lógica programable que aúna las características de los ASIC, la facilidad de utilización de una FPGA y el precio competitivo por su facilidad de producción masiva.Implantada en la denominada arqui-tectura Spacetime, permite reconfi-gurarse de forma rápida para ejecutar porciones de un diseño en una serie de pasos, al tiempo que estos dispo-sitivos, realizados en tecnología de 40 nm ofrecen el doble de circuitos lógi-cos, idéntica cantidad de densidad de memoria, casi el triple de puertos de

memoria y eleva hasta cuatro veces las prestaciones de DSP. La construcción del dispositivo im-plica la utilización de capas múlti-ples, denominadas “dobleces” en las cuales se realizan las transmisio-nes de señal y de cálculo. La rápida configuración para permitir ejecutar diferentes porciones de cada fun-ción, cada dispositivo Spacetime tri-dimensional puede realizar un dise-ño complejo con sólo una pequeña fracción de los recursos que requeri-ría una FPGA convencional.Inicialmente, Tabula se plantea ata-car el mercado de los PLD de gama alta.

Actel combina FPGAde señal mixtacon núcleo ARM Con la introducción del primer miembro de la familia SmartFusion, Actel da un paso adelante en la in-tegración de sistemas incrustados complejos puesto que ofrece en un único dispositivo redes de puertas programables por el usuario basadas en memoria flash, un núcleo de pro-cesador ARM Cortex-M3 de 32 bit y bloques analógicos programables.Según el fabricante, el nuevo produc-to, evolución de la familia Fusion co-mercializada en 2005, permite al di-señador de sistemas incrustados op-timizar los compromisos hardware-software de forma rápida sin necesi-dad de realizar cambios en la placa de circuito impreso.Para Actel, SmartFusion cubre un ma-yor segmento del mercado situado en la intersección de las FPGA, los circui-tos analógicos programables y los mi-crocontroladores en aplicaciones co-mo sistemas de gestión de potencia, control de motores, automatización industrial, equipos médicos y teleco-municaciones.El sistema microcontrolador está ba-sado en Cortex-M3 con reloj de 100 MHz, tiene una dotación de hasta 512 KB de flash y 64 KB de SRAM. En su versión de máxima capacidad integra hasta 500.000 puertas de sistema ca-paces de trabajar a 350 MHz.

Cree integra 24 LED en un encapsulado con conexión directa a un disipador de aluminio

El Xlamp MPL Easy White, desarro-llado por Cree, proporciona hasta 1500 lumens a 250 mA. Si bien estos valo-res referidos al mejor caso represen-tan una corriente de gobierno pulsada en lugar de constante, mediante una electrónica adecuada y un disipador, el dispositivo puede entregar una po-tencia luminosa de salida equivalente y con un consumo un 78% inferior que una lámpara de halógeno tradicional del tipo BR-30 de 3000 K y 75 W. Es-tos valores satisfacen las especifica-ciones de eficiencia por lumen recogi-das en el programa Energy Star para las lámparas LED integrales.Una característica destacable es que permite al diseñador de luminarias li-berarse de tener que ajustar la salida de color de múltiples LED en cada lu-minaria.

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actualidad Tecnología

Caracterización para microondas y ondas milimétricas

Rohde & Schwarz anuncia el primer analizador de redes de cuatro puertos hasta 67 GHz

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Con soporte a múltiples emulaciones

Aeroflex actualiza el test de W-CDMA El TM500 es un comprobador de co-municaciones móviles de Aeroflex que sopor-ta múltiples emulacio-nes de equipamientos de usuarios o termina-les junto con medidas para el estándar 3GPP W-CDMA Release 8 DC-HSDPA (Dual Cell High-Speed Do-wnload Packet Access).El sistema de comprobación puede realizar medidas de estaciones base DC-HSDPA bajo condiciones de incre-mento de la demanda de usuarios, velocidad de desarro-llo en el equipamiento de infraestructuras y su despliegue en redes. La emulación de terminales múltiple permite la comprobación de carga de red y su optimización. Permite un diagnóstico rápido de las infraestructuras mediante un sistema de medida eficiente y flexible.Esta plataforma permite la realización de comprobaciones de infraestructura de red de comunicaciones móviles bajo condiciones de utilización reales y, además de soporte pa-ra DC-HSDPA, también incluye soporte para la mayoría de los estándares de comunicaciones móviles actuales como 3G y 4G, HSUPA, HSPA+, incluso LTE, permitiendo la veri-ficación, validación y optimización de la red.La red Dual Cell HSDPA amplía la eficiencia del espectro de las redes W-CDMA existentes en la actualidad ya que les permite incluir un método alternativo al HSPA+, incre-mentando los picos en la descarga hasta un máximo de 42 Mbps. Para lograrlo se utilizan dos canales de 5 MHz adyacentes en el mismo Nodo B de forma simultánea para crear un ancho de banda de descarga de 10 MHz.

Sonda diferencial de 25 GHz de LeCroy LeCroy ha presentado la sonda diferencial WaveLink que aporta un ancho de banda de 25 GHz y que el propio fabri-cante señala como la sonda más rápida disponible en la ac-tualidad y que se ha diseñado para trabajar junto con la lí-nea de osciloscopios WaveMaster 8 Zi que incluye modelos con anchos de banda de hasta 30 GHz. La sonda WaveLink D2505 es una sonda diferencial que permite aprovechar to-do el ancho de banda del equipo de medida sin recurrir a sis-temas adicionales.Además, la nueva sonda diferencial alcanza un tiempo de subida de 17,5 ps con un osciloscopio de 25 GHz de ancho de banda. El ruido eléctrico de base producido por la sonda se ha reducido hasta 3,1 mV a 25 GHz y a 1,6 mV a 13 GHz. Además, permite proporcionar unas características de 350 a 7 GHz, 575 a 13 GHz, 325 a 16 GHz, 160 a 20 GHz y 120 a 25 GHz. Estos datos son alrededor del doble de carga que proporcionan otras sondas con anchos de banda similares.La nueva sonda proporciona un valor añadido tanto en pre-cisión de medida como en colocación de las puntas que le permite unas prestaciones no logradas con otros sistemas de sondas.

Mediante frecuencias de terahercios

La UPC avanza en el desarrollo de sistemas de visualización TeraSense es un programa financia-do por el programa Consolider-Ingenio 2010 promulgado por el Ministerio de Ciencia e Investigación que tiene como objetivo aprovechar una banda de fre-cuencia a caballo entre la luz y las micro-ondas para permitir desarrollar nuevos sistemas de visualización de imágenes.Coordinado por Lluís Jofre, Profesor del Dpto. de Teoría de la Señal y Comuni-caciones de la UPC, en el proyecto tra-bajan 16 grupos de investigación de 11 universidades españolas que confor-man un equipo de130 personas exper-tas en electrodinámica, simulación nu-mérica, tecnología de alta frecuencia y fusión de la información.La tecnología basada en frecuencias de terahercios, utiliza una fuente de radia-ción no ionizante y se presenta como al-ternativa a los escáneres corporales de los aeropuertos, que sí son ionizantes, en tanto que permite obtener la difrac-ción del cuerpo humano para detectar

la presencia o ausencia de substancias peligrosas.Otro de los aspectos en estudio es la identificación de sustancias químicas a partir de la espectroscopia, disciplina que permite localizar la presencia pro-ductos químicos peligrosos o de explo-sivos sin necesidad de que el individuo deba desnudarse para de esta forma preservar su intimidad. Con esta idea, se persigue el desarrollo del prototipo de un escáner pasivo que permitirá visualizar imágenes de perso-nas en tiempo real con una cámara bidi-mensional que podría instalarse en los aeropuertos.En el ámbito de la medicina, el objetivo es desarrollar un sistema tomográfico para visualizar bioestructuras que per-mitiría conocer con detalle el contenido molecular de los tejidos de un paciente para mejorar el diagnóstico médico, y más concretamente, la detección de tu-mores, entre otros aspectos.

Regulador CC/CC de punto de carga con reparto de corriente

El ISL8200M de Intersil se presen-ta como una solución completa de alimentación que permite realizar la función de conversión de CC/CC de proximidad no aislada. Implantado en cápsula QFN de sólo 15 mm de lado, este regulador PoL integra un contro-lador PWM, los MOSFET de potencia y sus circuitos de gobierno, una refe-rencia de tensión de precisión (0,6 V ±0,9%, una inductancia y diversos componentes discretos. Pese a su re-ducido tamaño, que entrega una co-rriente de10 A, está diseñado en una arquitectura que permite repartir co-rriente y conectar en paralelo hasta seis módulos para ofrecer una inten-sidad total de 60 A.Acepta una tensión de entrada com-prendida entre 3 V y 20 V y ofrece una salida ajustable entre 0,6 V y 6 V me-diante una resistencia externa. Si bien su frecuencia de conmutación típica es de 700 kHz, su oscilador interno puede engancharse a una señal externa.

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Reduce los costes de producción en 2/3

Baolab crea MEMS nanométricos en obleas CMOS La empresa española Baolab Mi-crosystems [www.baolab.com] anun-cia una nueva tecnología para construir MEMS (Micro Electro Mechanical Sys-tems) a escala nanométrica en la misma estructura de la oblea CMOS, usando lí-neas CMOS estándar y de gran capaci-dad de producción. Según el fabricante, esto reduce el coste del MEMS en has-ta dos terceras partes y más todavía si se crean de forma conjunta varios MEMS distintos en el mismo chip.La tecnología NanoEMS de Baolab usa las capas de metal existentes en una oblea CMOS para formar la estructu-ra MEMS, usando técnicas de másca-ra estándar. Una de las particularidades del proceso radica en que se ataca y eli-mina el dieléctrico intermetálico (IMD) a través de las aberturas de los puntos de contacto en la capa de pasivación usan-do vHF (vapor en HF). El ataque usa los equipos habituales en sistemas de pro-ducción de gran volumen y necesita me-nos de una hora, tiempo insignificante comparado con el total de producción.

Luego los agujeros se sellan y el chip se encapsula según las necesidades.En los sistemas de producción conven-cionales, los MEMS deben construirse bien encima de la oblea en una etapa de post producción o dentro de un hueco en la oblea, en tanto que la tecnología propuesta por Baolab permite construir los MEMS usando tecnologías CMOS estándar durante el flujo normal de las líneas CMOS.

NANOESTRUCTURAS MEMSEl fabricante ha utilizado obleas CMOS estándar de 8'' a 0,18 µm con cuatro o más capas de metal y ha conseguido tamaños mínimos de hasta 200 nm. Esto es un orden de magnitud menor de lo que es actualmente posible con MEMS convencionales, llevando a los nuevos MEMS NanoEMS al campo de las nanoestructuras, con el beneficio adicional de menores tamaños, menor consumo y dispositivos más rápidos.Baolab realizará MEMS discretos inclu-yendo microinterruptores RF, brújulas

electrónicas y acelerómetros, así como soluciones que combinan varias funcio-nes en un chip. El producto está desti-nado a diseñadores y fabricantes de te-léfonos móviles, amplificadores de po-tencia y módulos de etapas de RF.

Fujitsu amplía su gama de controladores de gráficos Jade de 32 bitcon un modelo especialpara gráficos 2D/3D Fujitsu Microelectronics ha aña-dido un nuevo modelo a su familia de controladores gráficos Jade, el MB86R03 Jade L, que ha sido de-sarrollado para optimizar el cos-te de los sistemas de gráficos y, como el resto de la familia, inclu-ye el núcleo procesador de 32 bit ARM926EJ-S.Basada en una tecnología propieta-ria CMOS de 90 nm, el nuevo dis-positivo se ha optimizado para apli-caciones que requieran unas eleva-das prestaciones de CPU junto con unas características gráficas 2D/3D avanzadas.Encapsulado en un formato PBGA de 484 patillas, el dispositivo se ali-menta a partir de una tensión de 3,3 V para E/S y 1,8 V para la me-moria DDR2, junto con una tensión interna de 1,2 V.Se ha diseñado para trabajar en un margen de temperaturas entre -40 y +85ºC.

ARQUITECTURA RISCY UNIDAD MMU INTEGRADAEl ARM926EJ-S es un procesador completamente sintetizable con la tecnología Jazelle (Java Accelera-tion) avanzada de 32 bit en tecnolo-gía RISC (con código de instruccio-nes reducido), incluye una memoria cache de instrucciones de 16 KB, otro bloque de 16 KB para cache de datos, memoria ITCM y DTCM de 16 KB, respectivamente, así como una unidad de gestión de memoria (MMU) integrada.Este procesador trabaja con la ma-yoría de los sistemas operativos existentes y de uso más extendido: Microsoft Windows CE, QNX, Wind River VxWorks, Linux e Itron.Como características adicionales se pueden señalar los interfaces ETM9 y JTAG ICE, 8 canales de ac-ceso directo a memoria (DMA) y temporizadores de 32 bit. La fre-cuencia de núcleo es de 320 MHz (generada por un PLL integrado). Y entre los periféricos integrados se incluye una memoria DDR2 unifi-cada soportando hasta 320 Mbps (con hasta 128 MB), un interface paralelo flash/SRAM con motor de descriptografiado, CAN, ADC, I2C, I2S, PWM, SPI, UART, GPIO y una interrupción externa.

Destinados a aplicaciones en el automóvil

Rohm presenta procesadoresde audio de alta fidelidad Rohm Semiconductor ha desarro-llado una nueva generación de pro-cesadores de sonido optimizado para su aplicación tanto en los sistemas de audio de alta fidelidad domésticos co-mo para su utilización en el mercado de automoción. Los 18 modelos de-sarrollados incluyen gran número de entradas y salidas adecuadas para adecuarse a múltiples fuentes de au-dio y altavoces.Incluyen numerosas funciones de altas prestaciones como una sinto-nía fina que les permite realizar todo tipo de efectos de sonido para pro-porcionar un entorno específico. Al mismo tiempo proporciona toda una serie de funciones de corrección de sonido que permiten mejorar las características del audio. Incorporan asimismo funciones de reducción de distorsión y ruido, así como conmuta-

ción avanzada que reduce los ruidos procedentes de las vibraciones que son muy molestos, sobre todo en el entorno de automoción. También cuentan con funciones de ecualiza-ción paramétricas, circuitos de refuer-zo de graves que, sobre todo, mejora las características del audio reprodu-cido dentro del automóvil.También se incluye un mapa de regis-tro en todos los modelos que permi-ten ofrecer un control sencillo para la mayoría del software de microcon-trolador que existe y que permite una actualización de funciones simple. Desde el punto de vista del circuito completo, sólo requiere condensado-res de acoplo a E/S, la distorsión por debajo del 0,001% asegura una repro-ducción fiable y un ruido por debajo de 3,8 µVrms permite gran calidad de re-producción.

La nueva familia de MOSFET de Toshiba Electronics proporciona una eficiencia mejorada junto con eleva-das velocidad de conmutación pa-ra cualquier aplicación que requiera tensiones de hasta 650 V y 20 A. La serie TK mejora el funcionamiento de cualquier fuente de alimentación, sistemas de corrección del factor de potencia o balastos de iluminación.Para lograr este dispositivo se ha combinado una tecnología avanza-da de encapsulado junto con los úl-timos procesos en tecnología de se-miconductores II-MOS VII, que ha da-do como resultado unos dispositivos con una disipación térmica mejorada, características de cíclicas avanzadas y han permitido reducir la carga de puer-ta y la capacidad, así como mejorar la resistencia en conducción.Están disponibles en encapsulado aislado en formato TO220SIS, así

como en TO-3P con unas dimensio-nes de 10x15x4,5 y 15,9x20x5 mm, respectivamente. Los dispositivos TO220SIS utilizan conectores de co-bre en lugar de conexiones de peri-féricas lo que mejora la resistencia de las conexiones y la disipación de energía, además de permitir elevar la corriente que maneja. Los dife-rentes modelos están disponibles para 450, 500, 525, 550, 600 y 650 V con corrientes en el drenador de 2 a 20 A.

MOSFET de conmutación rápida de Toshiba hasta 650 V / 20 A

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Incorpora tecnología nanoWatt XLP

Microchip amplía su gama media de PIC Microchip Technology ha ampliado su gama de micro-controladores de gama media con núcleo de 8 bit, con dis-positivos dotados de mayor memoria y más patillas que incorporan la tecnología nanoWatt XLP. Los PIC16F19XX integran numerosos periféricos, entre ellos un módulo de detección táctil capacitiva mTouch, control de LCD, múlti-ples periféricos de comunicaciones y más canales PWM con temporizadores independientes.La familia PIC16F19XX proporciona hasta 28 KB de memo-ria de programa flash y numerosas funciones mejoradas como EEPROM de datos, funcionalidad de periféricos pa-ra todo el margen de tensiones de trabajo de 1,8 V - 5,5 V, referencia de salto de banda de 32 niveles y tres compara-dores de entrada rail-to-rail. Los microcontroladores apro-vechan la arquitectura mejorada de gama media de 8 bit con 49 instrucciones para un manejo optimizado del códi-go de programa y de datos, tanto para programadores de C como de Ensamblador.Los diseñadores pueden hacer uso de todo el conjun-to de herramientas de desarrollo es-tándar que propo-ne la propia com-pañía con estos microcontrolado-res PIC16F193X y PIC16F194X.

Linear Technology ha desarrollado el convertidor CC/CC síncrono de alta precisión modelo LT3741 cuya principal característica es que proporciona corrientes reguladas de hasta 20 A, por lo que es adecuado para el mercado de po-tencia. Con un margen de entrada de tensiones de entre 6 y 36 V, su funcionamiento tanto a corriente como a ten-sión constante le permite dar respuesta a toda una serie de aplicaciones que requieran una elevada corriente como la iluminación LED, cargadores de supercondensadores o controladores láser.Este dispositivo utiliza dos conmutadores MOSFET exter-nos para proporcionar una corriente continua de hasta 20 A sobre un margen de tensiones de salida de hasta 34 V y proporcionando una eficiencia del 95% lo que le permite eliminar la necesidad de un disipador externo. La frecuen-cia del regulador puede programarse y sincronizarse en un margen que se extiende entre 200 kHz y 1 MHz permitien-do que los diseñadores puedan optimizar la eficiencia a la vez que minimizan el uso de componentes externos.El dispositivo se ha encapsulado en formato QFN de 4x4 mm y en formato térmico TSSOP en ambos casos con 20 contactos. Utiliza un esquema de control en modo corrien-te que le permite mantener la regulación de corriente de inductor sobre todo el margen de salida. La corriente se puede ajustar mediante una tensión analógica en las pati-llas de control y una resistencia de medida externa. Inclu-ye, asimismo, protección frente a sobretensiones que se puede ajustar mediante un divisor de tensión externo.

Controlador síncronode tensión/corriente

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actualidad Empresas

Sistema en solo CI

Sistema de National para monitorización y control de PMBus El LM25066 de National Semiconductor es el primer sis-tema industrial en proporcionar monitorización, protección y control dentro de una misma pastilla con soporte a bus PMBus por lo que es muy adecuado para servidores ma-sivos, sistemas de almacenamiento de red, enrutadores y conmutadores o cualquier subsistema modular que re-quiera una elevada fiabilidad y necesite reducir los costes operativos.Integra un sistema de monitorización de altas prestacio-nes, así como protección y bloques de control para la ges-tión precisa de la electricidad en condiciones operativas de cada elemento del chasis. También proporciona una moni-torización precisa del consumo de energía del sistema crí-tico, así como de las condiciones de fallo.

El LM25066 proporciona información continua del siste-ma ya sea consumo de energía en tiempo real, tensión, co-rriente, temperatura o cualquier tipo de dato de fallo para cada uno de los elementos del subsistema. El interfaz de comunicaciones del bus de gestión de sistema del dispo-sitivo proporciona estos datos utilizando el protocolo PM-Bus.

LIMITACIÓN DE CORRIENTEEntre los elementos clave se encuentra una tensión de entrada entre 2,9 V y 17 V con una limitación de corrien-te seleccionable entre 25/50 mV sobre todo el margen de tensiones de bus intermedias y corrientes de carga. El sis-tema de monitorización permite la medida de tensión y co-rriente a una cadencia de 1.000 veces por segundo con una precisión en la medida del 3% sobre todo el margen de temperaturas que se extiende entre -40 y +125ºC. Ade-más, el muestreo simultáneo de la corriente y la tensión permite una medida real del consumo de energía.Los bloques de control y protección incluyen una arquitec-tura de cambio en caliente única de National Semiconduc-tor que proporciona una limitación de corriente y potencia para la protección de los circuitos durante la inserción de placas en el chasis. El bloque de protección también pro-porciona protección de histéresis. Al mismo tiempo se in-cluyen herramientas de software para simplificar el diseño de aplicaciones y la verificación del sistema. El circuito se ha encapsulado en formato LLP de 24 contactos con unas dimensiones de 4x5 mm.

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Circuitos de RF

Detector de potencia eficaz de precisión Implantado en tecnología BiCMOS con sustrato de SiGe, el Maxim MAX2203 es un detector de potencia que trabaja entre 800 MHz y 2 GHz y entrega una tensión en función del nivel de potencia de RF eficaz a la entrada a condición de que esté comprendida entre –25 dBm y +3 dBm.Cada evolución de 1 dB de la potencia de RF se traduce en una variación correspondiente de 35 mV de la tensión de salida. Típicamente, en una aplicación de control de poten-cia, este componente se sitúa entre un acoplador direccio-nal y un convertidor A/D.Caracterizado por su precisión, con independencia de la modulación, el error eficaz típico es de 0,1 dB con una mo-dulación W-CDMA sin que le afecten en demasía las varia-ciones de temperatura. Trabaja con una tensión de alimen-tación comprendida entre 2,5 y 4,2 V y consume 5 mA en modo activo y menos de 1 µA en reposo. Se suministra en cápsulas WLP de 6 puntos de conexión.

Yokogawa avanza en el análisis del bus FlexRay Yokogawa anuncia una opción que permite realizar aná-lisis de bus FlexRay utilizando sus osciloscopios de señal mixta y cuatro canales de la serie DLM2000.Diseñada para proporcionar tanto el análisis de protocolo como de observación de la forma de onda de la capa física en las redes locales de vehículos FlexRay, la nueva función permite capturar las señales del bus con una amplia varie-dad de disparos específicos para analizar y detectar pará-metros que afecten la señal del bus de forma automática y visualizarlos en forma de información de paquetes por de-bajo de la forma de onda en el dominio del tiempo y buscar o disparar condiciones específicas de un bus serie. Entre las condiciones de disparo posibles destacan las combina-ciones de disparo de datos/identificación de datos y com-binaciones de disparo de bus serie con disparos normales de flanco.Una característica de relevancia del la función de análisis de la serie DLM2000 (hasta 500 MHz de ancho de banda y 2,5 GS/s con una profundidad de memoria máxima hasta 125 Mpuntos) radica en que permite el análisis simultáneo de diferentes buses; resultados de análisis y de formas de onda origina dos buses con diferentes velocidades que pueden visualizarse en pantallas con zoom individuales con diferentes escalas.

ENTRE LOS CAMBIOS PROPUESTOS EN EL BORRADOR DE PROPUESTA DEL PARLAMENTO EUROPEO para modificar la Directiva RoHS está la inclusión de todos los productos eléctricos. Se pretende añadir otra categoría a las diez ya existentes, cuyo ámbito incluiría "todos los demás equipos eléctricos y electrónicos que no están mencionados en ninguna de las otras diez categorías".

Además de la incorporación de la undécima categoría, se eliminará la exclusión actual de las herramientas industriales estáticas a gran escala. Aunque las opiniones a este respecto están repartidas, es posible que el ámbito de la directiva abarque todos los equipos eléctricos y electrónicos, incluyendo los equipos de producción industrial en línea. Se prevé que los equipos dentro de la nueva categoría 11 entren en el ámbito en julio de 2014, casi al mismo tiempo que las categorías 8 y 9.

Se propone cambiar la controvertida frase sobre "equipos que son parte de otros tipos de equipos que no entran en el ámbito y sólo pueden funcionar como parte de ese equipo" por "parte de equipos de instalaciones estáticas o de transporte que no sean equipos electrónicos ni eléctricos".

Esto incluiría todos los equipos eléctricos que se utilizan en la construcción y el transporte (a menos que estén incluidos en otra legislación como la Directiva relativa a los vehículos al final de su vida útil) y todas las "instalaciones fijas" y partes eléctricas en aviones, trenes, barcos y vehículos comerciales. Bajo estas propuestas, el muy mentado ejemplo de los radios de los autos entraría en el ámbito.

POSIBLE AMPLIACIÓN DE LA LISTA DE SUSTANCIAS RESTRINGIDAS

La lista de sustancias restringidas que están incluidas en la Directiva RoHS podría aumentar considerablemente con las propuestas, e incluye PVC, sustancias plastificadoras cloradas, organohalógenos, retardantes de llama y los ftalatos BBP, DBP y DEHP. Éstos no se impondrán en los productos de las categorías 8, 9 o en la nueva categoría 11 hasta que la Comisión haya realizado su investigación y proponga una fecha.

La excepción para recambios se limitará a 42 meses tras la entrada en vigor de la directiva modificada. Sin embargo, los recambios tendrán una excepción cuando la excepción de los equipos haya expirado. La nuevas sustancias restringidas que incluyan PVC, sustancias plastificadoras cloradas, organohalógenos, retardantes de llama y los ftalatos BBP, DBP y DEHP también serán restringidas como recambios.

En relación con las sustancias exentas, el Parlamento Europeo propone que el período de validez debe ser de "hasta" cuatro años y no de cuatro años como lo es actualmente.

La Comisión decidirá en seis meses si cuando una excepción expira, se renovará o no. Se permitirán periodos de gracia de hasta 18 meses después de la fecha de expiración de la excepción.

Además, la Comisión propone cambiar la definición de materiales homogéneos para que esté más en línea con la definición de RoHS China, que dice que un material homogéneo es aquel que consiste de un sólo material, una combinación de varios materiales que no se pueden separar mecánicamente o un enchapado.

Las nuevas propuestas serán discutidas en 2010 y probablemente 2011, y de nuevo pueden tener un impacto significativo en la industria, generando más recolección de datos sobre los productos que entran en el ámbito y las nuevas sustancias restringidas.

Los tres protagonistas principales son la Comisión Europea, el Consejo de Ministros con el respaldo del Grupo de Trabajo del Environmental Council y el Parlamento Europeo.

Los tres deben acordar el borrador final de las modificaciones, pero en la actualidad sus opiniones difieren en temas esenciales como el ámbito, las herramientas industriales estáticas a gran escala, las restricciones de sustancias adicionales, y las excepciones y el cumplimiento con CE.

Gary NevisonResponsable del Área de LegislaciónFarnell

La nueva propuesta de RoHS se discutirá en 2010


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OPINIÓN

“Se propone cambiar la controvertida frase

sobre ‘equipos que son parte de otros tipos de

equipos que no entran en el ámbito y sólo pueden

funcionar como parte de ese equipo’ por ‘parte de equipos de instalaciones estáticas o de transporte

que no sean equipos electrónicos ni

eléctricos’"

“Las nuevas propuestas serán discutidas en 2010 y probablemente 2011, y

de nuevo pueden tener un impacto significativo

en la industria, generando más recolección de datos

sobre los productos que entran en el ámbito y

las nuevas sustancias restringidas”

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C

dossierElectrónica de Potencia

Nuria Calle

omo se destacó en el transcurso de la Conferencia y Muestra Internacio-nal de Electrónica de Potencia Euro-pea (EPE 2009) celebrada en Barce-lona, la EP se ha convertido en la ba-se fundamental para la gran mayoría de los procesos industriales, para la utilización racional de la energía y las nuevas tecnologías aplicadas tanto al transporte individual como al co-lectivo. Estas áreas están crecien-do rápidamente y requieren nuevos conceptos para cumplir los requisi-tos de costes y fiabilidad, así como de tipo medioambiental. Además, las mejoras introducidas en los semi-conductores de potencia, junto con nuevas y avanzadas topologías y la incorporación de sistemas, están im-pulsando una EP de alta frecuencia a escalas más pequeñas, más baratas y más eficientes, que permiten nue-vas aplicaciones.Pese a estas interesantes perspecti-vas, los momentos de incertidumbre económica que se están viviendo también afectan la marcha de este mercado. El sentir generalizado del sector queda reflejado en la opinión de Joaquín José Chacón, Director General de Saft Baterías, quien co-menta: “No podría decir que nos ha-

ya sorprendido la evolución del mer-cado en 2009. Todos esperábamos un año flojo, con pocos proyectos sobre la mesa y con muchas reticen-cias de las grandes empresas y ad-ministraciones por emprender nue-vas obras de grandes proporciones sin conocer exactamente cuándo va a comenzar a reanimarse la econo-mía”.Edmundo Fernández, Director de Electrónica y Medio Ambiente de la Asociación de Empresas de Electró-nica, Tecnologías de la Información y Telecomunicaciones de España (AETIC), explica que realizar una es-timación del volumen del mercado de la EP es muy difícil ya que se en-cuentra muy disperso. Pese a ello, desde la asociación se considera que el tamaño del mercado durante 2009 se redujo en aproximadamen-te un 8%. “Si bien se trata de una especialidad con un futuro claro, que por lo tanto debería crecer de manera significativa, durante el pa-sado año se produjo una evolución diferente entre el primer y el segun-do semestre. Durante los seis pri-meros meses se notó un ligero au-mento de la demanda, derivado de los múltiples compromisos y pro-

gramas existentes, pero a media que estos se fueron cumpliendo se registró una caída del mercado que condujo a una fuerte disminución de la cartera de pedidos y, por lo tanto, de la demanda. Esto implicó una caí-da significativa del mercado durante la segunda mitad de año”.Desde EBV Elektronik, Antonio Fer-nández, Responsable Europeo de Energías Renovables y Director Téc-nico de EBV Iberia, señala que la cri-sis ha provocado una enorme precau-ción en la fabricación de equipos y por tanto en la compra de componentes, al no haber visibilidad real de las ne-cesidades del mercado. “Los stocks en fábrica bajaron y a finales de 2009, cuando se ha reiniciado la compra de componentes, los plazos de entrega se han disparado de forma alarman-te”. Advierte, además, que esta si-tuación de dificultades de suministro se mantiene en la actualidad, dado que la demanda de componentes es superior a la capacidad de producción existente, que disminuyó sustan-cialmente también debido a la crisis. Por su parte, Albert Carrera, Director de Marketing de Salicru, se muestra un poco más optimista en su valora-ción. Subraya que aunque el último

Auge tecnológico y crisis coinciden en la Electrónica de PotenciaLa Electrónica de Potencia (EP) es indispensable para el funcionamiento de todos los equipos con alimentación eléctrica. Pese a su continua evolución y al auge de nuevas formas fuentes de energía, la crisis está dejando huella en el sector, por lo que las empresas se han visto obligadas a responder a los nuevos retos y necesidades planteadas por la coyuntura económica. Energías renovables, medios de transporte y uso racional de la energía se vislumbran como las tres grandes áreas de oportunidad.

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año ha esta-do marcado por una des-aceleración generalizada

de los merca-dos y una rece-

sión en la inversión a nivel global, que sin duda

ha afectado a los sectores de operación de la EP se ha tratado

de un buen año para este negocio. Argumenta que, “si bien no se ha ex-perimentado el ritmo de crecimiento de años anteriores, hemos manteni-do nuestro nivel de producción y de facturación en niveles similares, en contraste con la tónica generalizada de un gran número de sectores in-dustriales de nuestro país. En concre-to, Salicru sigue siendo hoy la primera empresa nacional en electrónica de potencia en España y líder en cada uno de sus productos, dentro del seg-mento de fabricantes españoles”.

Pau Colomer, Director de Producto de IC de Premo, coincide con su co-lega al explicar que su apreciación es que la evolución del mercado ha sido a la alza, sobre todo en exportacio-nes y en aplicaciones derivadas de los vehículos.Aunque, desde AETIC, Edmundo Fernández pronostica que durante 2010 no se prevén recuperaciones en el sector y que puede producirse una nueva caída debido a la inexisten-cia de cartera de pedidos en aquellos sectores usuarios de este tipo de electrónica, los responsables de las empresas consultadas por Mundo Electrónico se manifiestan con una mayor confianza en el porvenir.

VÍAS DE FUTURO“En el mercado de la EP, la crisis mundial se ha traducido lógicamen-te en una disminución de resultados por la escasez de proyectos en curso ante las precauciones de las AA.PP.

“Durante 2010 no se prevén recuperaciones en el sector y que puede producirse una nueva caída debido a la inexistencia de cartera de pedidos en aquellos sectores usuarios de este tipo de electrónica”

Edmundo Fernández (AETIC)

“La crisis ha provocado muchísima precaución en la fabricación de equipos y por tanto en la compra de componentes, al no haber visibilidad real de las necesidades del mercado”

Antonio Fernández (EBV Elektronik)

El poder de la NaturalezaLas energías renovables son una de las apuestas más fuertes del sector, sin embargo, en 2009 parece que se ha producido un frenazo. En nuestro caso, además de la crisis, hay que añadirle los efectos de la entrada en vigor del Real Decreto 1578/2008 que regula la energía solar fotovoltaica. “Las energías renovables son un pilar fundamental de la EP y el parón de las inversiones ha tenido lógicamente consecuencias dramáticas en este mercado”, confirma desde EBV Iberia Antonio Fernández, su responsable europeo de Energías Renovables. “Los fabricantes que suministraban equipos exclusivamente para el mercado nacional están pasando por un mal momento, sobre todo en el sector fotovoltaico. Sin embargo aquellos que han desarrollado el mercado exterior (Alemania, Italia, Francia, Europa del Este, EE.UU., China) están disfrutando de un repunte en fabricación y ventas que supone su garantía de futuro”, comenta.“Muchas empresas sólo estaban presentes en el mercado nacional con lo que, cuando se ha frenado la demanda en España, no estaban preparados para salir a otros mercados. Parece también que la legislación en el mercado eólico va a tender a ser más restrictiva y eso ha disminuido la actividad en el sector”, coincide Carlos Oliver, Stack Manager de Semikron.“Nuestro país es un referente mundial en la apuesta de este tipo de energía y existe una cultura y conocimiento muy elevados sobre la necesidad y los beneficios obtenidos”, comenta Albert Carrera, Director de Marketing de Salicru. Por esta razón estima que poner freno al desarrollo de la energía solar fotovoltaica supondría perder una gran ocasión, tanto de desarrollo industrial como de aprovechamiento de energía renovable. Su consejo es que la Administración y las asociaciones deben llegar a un acuerdo para reorientar la situación del sector y volver a convertir el mercado de la energía solar fotovoltaica en uno de los objetivos primordiales en la apuesta de la eficiencia energética y las renovables.Joaquín José Chacón, Director General de Saft Baterías, considera que las energías renovables siguen siendo una de las mayores inversiones de futuro para el desarrollo del sector, pero indica que se está produciendo un cambio. “Se están modificando los parámetros con los que las manejábamos y debemos adaptarnos. Hace tres años nadie estimaba, ni de lejos, que una de las soluciones fuese almacenar energía eléctrica; hoy en día nadie lo duda. Y este concepto de almacenamiento, que parece relativamente sencillo, supone una transformación enorme”, asegura.

en este entorno económico gene-ral. Con este panorama, los más dé-biles están sufriendo, y en algunos casos desapareciendo, mientras que los que ya ofrecían productos de calidad, apostando por la I+D, están consiguiendo capear el tem-poral”, afirma el Director General de Saft Baterías, Joaquín José Cha-cón. No obstante, el directivo llama la atención sobre lo que a su juicio es un cambio que se está produ-ciendo en el sector de la energía y que influirá de manera fundamental en el mundo de la EP. “Hoy en día ya nadie pone en duda los efectos del cambio climático y que éste se produce por la masiva emisión de gases nocivos a la atmósfera. Por otro lado, la necesidad de energía en cualquier punto del planeta, en cualquier momento y con impacto ambiental nulo será un hecho en po-cos años. Esto está llevando a po-tenciar las energías renovables, los sistemas de almacenamiento ener-gético, los transportes basados en estrategias de energías limpias y eficientes, las microrredes de distri-bución de electricidad, etc., concep-tos nuevos que van a suponer una revolución en nuestro sector a me-dio/largo plazo. En este sentido, yo soy muy optimista con nuestro futu-ro y creo sinceramente que la apari-ción de nuevas soluciones de gene-ración, transporte, almacenamiento y distribución de la energía repercu-tirán positivamente en la evolución de nuestro mercado”.Por su parte, Carlos Oliver, Stack

Manager de Semikron, expone que, si bien se ha registrado un parénte-sis en el rápido crecimiento que se ha experimentado estos últimos años prevén que el mercado, tanto a corto como medio plazo, se recu-perará de manera rápida, especial-mente fuera de nuestras fronteras. “Si las empresas españolas aprove-chan la oportunidad para exportar sus productos y entrar en nuevos mercados, sin deslocalizar la fabri-cación fuera de España, el mercado en España también crecerá a corto y medio plazo”, asegura.Albert Carrera, Director de Marke-ting de Salicru, sostiene que es mo-mento de “trabajar y esforzarnos, más si cabe, para recuperar la con-fianza en el mercado, para lo que se debe incrementar las inversiones en I+D y aumentar el apoyo al canal de distribución. Pero, a pesar de todo, seguimos pensando que se trata de un mercado con grandes expecta-tivas a todos los niveles. Nosotros estamos presentes en el mercado desde 1965 y nuestra expansión ha sido realmente exponencial, ya que hoy en día la sociedad tiene una de-pendencia energética clara y con-tinuamente surgen nuevos retos y necesidades que resolver desde nuestra posición como centro de transferencia tecnológica”.

ACTUAR CON ACIERTOLas medidas a adoptar para superar con éxito la crisis son varias, según los implicados en el sector. Todos coinciden en que la inversión en I+D

“La aparición de nuevas soluciones de generación,

transporte, almacenamiento y distribución de la energía repercutirán positivamente en la evolución de nuestro

mercado”Joaquín José Chacón (Saft Baterías)

“Si las empresas españolas aprovechan la oportunidad

para exportar sus productos y entrar en nuevos

mercados, sin deslocalizar la fabricación fuera de España, el mercado en

España también crecerá a corto y medio plazo”

Carlos Oliver (Semikron)

Novedades de productoÉstos son algunos de los productos recientemente desarrollados y destacados por las propias empresas del sector:

SAFTIntensium Flex: sistema de almacenamiento energético basado en la tecnología electroquímica de Li-ión, flexible y adaptable a diversas aplicaciones y servicios relacionados con el sector energético. Su principal característica es su alta eficiencia que le permite adaptarse a variadas circunstancias de generación y distribución eléctrica.

SEMIKRONEn 2010 introducirá en el mercado la 4ª generación del módulo inteligente SKiiP. Este producto, muy utilizado en aplicaciones de generación eólica, será 100% sin soldadura e incorporará los chips Trench 4 y la tecnología SKiNTER.

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dossier Electrónica de Potencia


y el apoyo de la Administración son claves, pero hay más elementos y decisiones que pueden contribuir a la mejora de resultados.“Los tiempos de crisis son tiem-pos para innovar, para superarse en todos los aspectos, para rein-ventarse”, enfatiza el Responsable Europeo de Energías Renovables y Director Técnico de EBV Iberia, Antonio Fernández Herrera. En su opinión, “la Administración puede ayudar con incentivos a la I+D y fo-mentando el empleo en empresas innovadoras con perspectivas rea-les de futuro, redistribuyendo las ayudas que se asignan a industrias en declive”.Desde Saft Baterías, su Director Ge-neral, Joaquín José Chacón, apunta la necesidad de invertir en I+D, pe-ro “teniendo en cuenta lo que real-mente está ocurriendo en el sector”. Indica que no hay que olvidar que estamos en un mundo globalizado. “Las soluciones que adoptemos en España valdrán para Medio Oriente o para Sudamérica y debemos es-tar bien informados de lo que nece-sitamos desarrollar e innovar. Ya no existen mercados recónditos donde incrementar las ventas de nuestros productos. En estos momentos se llega a cualquier rincón del mundo. Ahora debemos ofrecer otra cosa”. Por eso, entiende que la Administra-ción puede ayudar mucho, en espe-cial, desde dos puntos de vista. “Por un lado debe indicar claramente cuá-les son las líneas estratégicas de de-sarrollo del país y del entorno donde

nos movemos mediante encuentros internacionales que ayuden a crear líneas comunes de desarrollo, man-tenidas en el tiempo, para que noso-tros dediquemos nuestros recursos a atender esas necesidades y, por otro, fomentar la creación de siste-mas de comunicación entre el sec-tor empresarial y la Administración para el intercambio directo de infor-mación que enriquezca el desarrollo del sector”.Carlos Oliver, Stack Manager de Se-mikron, insiste en que es fundamen-tal que la empresa española ofrezca sus productos en el exterior donde están surgiendo muchas oportuni-dades de negocio. Como idea aporta que la Administración podría ayudar dando facilidades a las empresas ex-portadoras.En Salicru ponen como ejemplo su experiencia. “Hemos basado nues-tra estrategia empresarial en la con-jugación de nuestra capacidad de in-ternacionalización con un valor fun-damental para nosotros: la proximi-dad al cliente y nuestra capacidad de respuesta a sus necesidades, ya sean globales o puntuales. Por este motivo, disponer de una red comer-cial cohesionada, preparada y con una cultura empresarial sólida, es fundamental para nuestro negocio”, afirma su Director de Marketing, Al-bert Carrera. Respecto a la ayuda de la Administración considera que de-be seguir apoyando al sector facili-tando el acceso a la financiación de proyectos tecnológicos y de I+D+i, que redunden en una mejor eficien-

“Disponer de una red comercial cohesionada, preparada y con una cultura empresarial sólida, es fundamental para nuestro negocio”

Albert Carrera (Salicru)

“Los productos de calidad y alta eficiencia deben ser los objetivos de las compañías”

Pau Colomer (Premo)

SALICRUEquinox es una nueva gama de inversores fotovoltaicos para instalaciones de energía solar. La compañía destaca su ligereza, su reducido tamaño y una alta fiabilidad. La novedad tecnológica más importante es que permite un incremento de la energía solar obtenida de hasta el 10%.

EBV ELEKTRONIKChip IGBT4 de Infineon Technologies. Permite elevar la temperatura de la unión de trabajo hasta 150ºC con un importante equilibrio entre pérdidas de conducción y conmutación.MOSFET de alta tensión (600V) CoolMos C6 y CP de Infineon, MDmesh V de STMicroelectronics y SupreMOS de Fairchild Semiconductor. Proporcionan pérdidas de potencia mínimas en aplicaciones de red.Módulos MIPAQ Serve de Infineon. Integran un inversor trifásico de hasta 200 A/1200V con sus controladores en un encapsulado compacto. Controladores ACPL-332J de Avago Technologies y 1ED020I12-F de Infineon. Permiten controlar IGBT con aislamiento y máximas protecciones.DSP de coma flotante TMS320F28335 de Texas Instruments y microcontroladores Cortex STM32 de STMicroelectronics, dirigidos al control de equipos de potencia.

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cia energética beneficiosa tanto en el sentido estrictamente económico como en el ambiental, en lo que se refiere a ahorro de energía y de emi-siones.Por último, Pau Colomer, Director de Producto de IC de Premo, marca la

especialización como estrategia de futuro e indica que los productos de calidad y alta eficiencia deben ser los objetivos de las compañías, por lo que a su parecer la Administración debe subvencionar la innovación y calidad.

LA POSICIÓN DE ESPAÑAEuropa es líder en el campo de la EP y cuenta con reconocidas com-pañías e importantes laboratorios académicos que mantienen al viejo continente a la vanguardia de esta tecnología. España sigue esta línea

La industria del automóvil está apostando en los últimos años por el desarrollo de vehículos eléctricos e híbridos utilizando baterías ión litio de alta tensión (400 V) y un convertidor de frecuencia que mueve el motor eléctrico.

La electrónica del coche sigue alimentándose a 12 V; por tanto, es necesario introducir un convertidor CC/CC aislado que convierta la alta tensión de la batería a tensión útil para la electrónica del coche. Estos convertidores pueden llegar a potencias del orden de 3,5 kW (14 V/ 250A).Los nuevos coches eléctricos introducirán además la posibilidad de cargar la batería mediante postes de carga externos o domésticos, necesitando un módulo PFC (corrector del factor de potencia) y un convertidor aislado que alimenta la batería. Los cargadores para uso doméstico son de unos 3,3 kW (400 V/7,5 A) mientras que los de poste de carga externos pueden llegar hasta 43 kW como el nuevo Renault Zoe que comercializará en 2013.Estos convertidores, disponibles en el mundo industrial de la electrónica de potencia, nunca se han aplicado antes en automoción. Surgen, por tanto, nuevos requisitos para este tipo de convertidores:- alta densidad de potencia (0,15 l/kW)

- aislamiento galvánico superior a 3000 V- alta eficiencia (> 90%)- muy bajo perfil y peso- capaz de soportar cambios térmicos bruscos (-40ºC a +125ºC)- inmunes a vibraciones superiores a 10 gAproximadamente el 40% de las pérdidas y el 50% del espacio de un convertidor lo ocupan los componentes magnéticos; por tanto, es lógico pensar en la necesidad de optimizar su densidad de potencia, a la vez que hacerlos robustos y extremadamente eficientes.El Grupo Premo, firma española que cuenta con una amplia experiencia en el desarrollo de componentes magnéticos de potencia, ha desarrollado una nueva serie, denominada HPT, de transformadores planares con muy alta eficiencia (>99%), robustos y capaces de soportar temperaturas extremas (hasta 180ºC). El aislamiento se consigue mediante una impregnación de resina epoxy al vacío, utilizando por tanto la ventana máxima disponible para el cobre, manteniendo las distancias entre primario y secundario que requieren las normativas de seguridad. Las conexiones externas se realizan mediante tornillo roscante, permitiendo alta capacidad de corriente a la vez que robustez mecánica. Incluye una placa de aluminio en la base para su óptima disipación a través del disipador del convertidor.

Vehículos híbridos y eléctricos imponen nuevos retos a los componentes magnéticos

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dossier Electrónica de Potencia


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y hay varios ejemplos de colabora-ción entre empresas y centros de investigación. Premo, por ejemplo, ha firmado recientemente un acuer-do de colaboración con la Universi-dad Politécnica de Madrid a través del Centro de Electrónica Industrial (CEI). Los objetivos de este acuerdo son el diseño y el desarrollo de tec-nologías base para su uso en elec-trónica de potencia especialmente dirigido a los campos de automo-ción, renovables, aviónica, ferroca-rril y medicina.Tal y como indica Joaquín José Cha-cón, Director General de Saft Bate-rías, en España se unen dos factores que hacen que nuestro país manten-ga una posición interesante respec-to al resto de naciones. “En primer lugar somos líderes mundiales en energías alternativas o renovables, eólica y fotovoltaica, y también dis-ponemos de grandes empresas que son actores relevantes en muchos puntos del planeta con una puesta firme por su desarrollo. Por otro la-do, desde la Administración se es-tá apostando por el desarrollo de los vehículos eléctricos que consti-tuyen, sin ninguna duda, un campo de crecimiento muy importante para nuestro sector”.Carlos Oliver, de Semikron, subraya que haber desarrollado tecnologías y productos, sobre todo en aplica-ciones de energías renovables, nos permite estar bien situados a la hora de intentar salir al exterior a ofrecer estos productos. Aunque no deja pasar la ocasión de recordar que, por otro lado, hay que confiar en que las empresas sigan fabrican-do su producto en España y no se vean "forzadas" a trasladar la fabri-cación a aquellos países en los cua-les exista la demanda del producto en cuestión.“Todo el mundo coincide en que una de las medidas a adoptar para salir de la situación actual es un cambio de modelo productivo hacia activida-des de alto valor añadido”, explica Edmundo Fernández desde AETIC. También observa que, en paralelo, se está produciendo un desarrollo espectacular de medidas encami-nadas a respetar el medio ambiente. Según describe, ambas líneas nece-sitan de los productos del sector TIC y, sobre todo la segunda, de la elec-trónica de potencia en particular, por eso, no duda que la generación de energías alternativas o el coche eléctrico son dinamizadores claros del mercado de la Electrónica de Po-tencia.

La tendencia ecológica abre caminosLa llamada de atención que el mundo en su conjunto está experimentando respecto a la demanda de una mayor eficiencia energética es uno de los nichos de negocio que el sector ha detectado como imprescindible. La EP puede contribuir al ahorro energético mediante la optimización del consumo tanto en la industria como en servicios y en viviendas. La regulación de la velocidad de los motores eléctricos es una de las aplicaciones más utilizadas de la EP, por lo que ha superado el estricto marco industrial y ha llegado a equipos de aire acondicionado, lavadoras y ascensores. La EP también es esencial para los nuevos sistemas de almacenamiento de energía, como pueden ser las pilas de combustible, baterías, súpercondensadores, volantes de inercia y bobinas superconductoras. En el campo de la movilidad, es la tecnología base del coche eléctrico y está aportando grandes innovaciones a los transportes ferroviarios, que deben experimentar un gran desarrollo futuro.Pero donde parece ser que se hace más patente la gran importancia actual de la EP es en el ahorro de energía de los equipos eléctricos mediante un uso más eficiente de la electricidad ya que se estima que, aproximadamente, se puede ahorrar entre un 15% y un 20% del consumo eléctrico mediante una aplicación extensiva de la electrónica de potencia.El Director General de Saft Baterías, Joaquín José Chacón, confirma desde la experiencia de su compañía estas apreciaciones. En el caso de su organización, las oportunidades que la demanda de una mayor eficiencia energética están relacionadas con la aparición en el mercado del concepto de almacenamiento de la energía eléctrica. “El almacenamiento de electricidad en grandes cantidades permite gestionar de manera enormemente eficiente la red eléctrica, permite guardar lo que se genera en cualquier circunstancia y permite entregar energía en cualquier momento. Dicho de otra forma, en un mundo energético cada vez más complejo por el mix de generación y por la aparición de clientes más exigentes y con mayores requerimientos, el almacenamiento de la electricidad se presenta como la gran baza para poder casar en todo momento la oferta con la demanda de manera altamente eficiente”.Albert Carrera, Director de Marketing de Salicru, destaca que desde los inicios su empresa apostó por la eficiencia energética, pero es en estos momentos cuando se da con más fuerza ya que se muestran convencidos de que “el respeto del entorno no se basa sólo en una actitud empresarial responsable en el ejercicio de nuestra actividad. El objetivo de Salicru es ofrecer a nuestros clientes soluciones cada vez más sostenibles y competitivas, contribuyendo a reducir las emisiones de CO2 y el gasto energético. En definitiva, un beneficio para el medio ambiente y para la economía”. Carrera enumera tres caminos en el sector de SAI que deben ser especialmente atendidos: las AA.PP., los grandes clientes y la orientación de manera general del producto a las TI ecológicas. “En contraste con la situación generalizada de recesión, el tejido empresarial y doméstico es cada vez más consciente de la necesidad de contar con equipos que permitan un consumo más eficiente de la energía, y no contemplan estos equipamientos como un gasto sino como una inversión para proteger sus bienes productivos. Tanto en clave económica como desde una postura socialmente responsable, confiamos en que el mundo de la empresa siga apostando por la seguridad energética así como por el futuro de sus negocios”.Con la campaña ECOmise it, EBV Elektronik define su posición para afrontar el reto que presenta el cambio climático global y para ser una de las compañías líder de la industria de semiconductores en lo que se refiere a responsabilidades ecológicas. “La demanda de mayor eficiencia energética implica replantearse el diseño de multitud de equipos. Para ayudar en esta tarea a nuestros clientes, EBV ha desarrollado esta campaña”, explica Antonio Fernández, Responsable Europeo de Energías Renovables y Director Técnico de la compañía. El objetivo de la campaña no es solo intentar compensar las emisiones mediante el apoyo de proyectos medioambientales seleccionados y de diseños desarrollados con avanzada tecnología para fabricar semiconductores con eficiencia ecológica, sino que también pretende aumentar la conciencia general de empleados, proveedores, socios y de la opinión pública sobre este tema.

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tendencias Diseño


Diseño básico de la cadena de señal (I)La cadena de señal está formada por el conjunto de subsistemas que realizan alguna operación sobre las señales de un sensor analógico hasta que son digitalizadas. Los sensores analógicos ofrecen señales cuya amplitud o cuyo periodo (o frecuencia, ciclo de trabajo, duración, etc.) varía de forma continua tal como lo hace la magnitud detectada por el sensor. En este artículo se describe el diseño básico de la cadena de señal cuando la información está en la amplitud. En un artículo posterior se considerarán los demás casos.

Información en la amplitud

L

Ramon Pallàs Areny [[email protected]] y Óscar Casas [[email protected]]Grupo ISI, Universitat Politècnica de Catalunya

a figura 1 muestra la estructura gene-ral de un sistema de medida basado en un sensor para simplificar, se han omi-tido los subsistemas de alimentación y de control. Los sensores generado-res (termopares, piezoeléctricos, piro-eléctricos, fotovoltaicos, electroquími-cos...) no necesitan alimentación algu-na para ofrecer una señal de salida. Los sensores moduladores basados en una variación de capacidad, induc-tancia o inductancia mutua exigen una alimentación alterna, mientras que los sensores resistivos aceptan alimentación continua y alterna.En cualquier caso, la energía de la se-ñal de salida en los sensores modula-

dores procede de la alimentación; la señal de entrada sólo controla la am-plitud de la salida. En los sensores que necesitan polarización (en general, los basados en efectos electromag-néticos como el efecto Hall o la ley de inducción de Faraday), la energía de la señal de salida procede de la entra-da; la polarización sólo es necesaria para que se produzca la transducción de la energía de entrada, por ejemplo mecánica, en la de salida (eléctrica). Tanto la alimentación como la polari-zación de los sensores debe ser muy estable. Otros sistemas de medida se basan en detectar radiaciones (RF, ópticas o corpusculares) emitidas es-

pontáneamente por el "blanco" donde se mide, o bien miden la respuesta de dicho blanco a la radiación con la cual es "interrogado".El procesador de señal adapta la sa-lida del sensor a las exigencias del subsistema de salida (comunicación, almacenamiento o visualización). Es-tas últimas funciones, y gran parte del procesamiento, se realizan casi siempre sobre señales digitales, por lo que cuando la salida del sensor es analógica hace falta un convertidor analógico-digital (CAD). En estos ca-sos, la disparidad de características entre la salida del sensor y las espe-cificaciones de entrada del CAD exi-

Figura 1. Sistema de medida basado en un sensor. Los sensores basados en una radiación miden la respuesta de un blanco a una radiación emitida sobre él, o la radiación emitida espontáneamente por el blanco.

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Diseño básico de la cadena de señal (I)

ge una serie de funciones de adapta-ción que constituyen la cadena de se-ñal (figura 2). La entrada del CAD, por ejemplo, suele ser asimétrica (single ended), pero en los de alta resolución o alta velocidad, cada vez más es di-ferencial. La resistencia equivalente de entrada del CAD puede ser incluso menor que 10 kΩ. La señal del sensor puede ser también asimétrica o dife-rencial, de modo que cuando la entra-da del CAD sea de una forma distinta habrá que adaptar las señales a dicha entrada. Además la impedancia de salida del sensor, o los circuitos de in-terfaz, no es siempre mucho menor que 10 kΩ, por lo que habrá que adap-tar también las impedancias.La salida digital del CAD se puede re-presentar como

donde N es el número de bits de su salida, v

x es la tensión analógica apli-

cada a su entrada y Vref

es una ten-sión de referencia interna o externa al CAD, que debe ser suficientemen-te estable para que D

x cambie sólo al

cambiar vx. ent (a) designa el mayor

entero igual o menor que a.Resulta, pues, que el CAD mide la re-lación entre la tensión de entrada y la de referencia, y si se quieren aprove-

char todos sus bits, el valor de fondo de escala de v

x debe ser próximo a V

ref.

El rango de tensiones de entrada del CAD [V

CAD,min, V

CAD,max] es, pues, aproxi-

madamente, [0, Vref

] si sólo acepta tensiones positivas, y [-V

ref, +V

ref] si

acepta tensiones positivas y negati-

vas, por ejemplo en los CAD con en-trada diferencial. Obsérvese también que a todas las tensiones de entrada dentro del intervalo [v

x - Q/2, v

x + Q/2],

con Q = Vref

/2N, se les asigna el mismo código D

x de salida. Q es el denomi-

nado intervalo de cuantificación, y se dice que la incertidumbre que resulta en el valor de la entrada estimada a partir de un código de salida concreto es debida al "ruido de cuantificación".El sensor, por su parte, si es genera-

dor puede que dé una tensión peque-ña (inferior a 100 mV) o muy pequeña (inferior a 1 mV), o que su impedancia de salida sea muy alta, o ambas cosas a la vez. Si en cambio es un sensor modulador, hay que alimentarlo con una tensión o corriente constantes y medir, respectivamente, la corriente o tensión resultantes, o ponerlo en un divisor de tensión o en un puen-te de impedancias y alimentar éstos con tensión o corriente y detectar la tensión o corriente de salida. Para los sensores de reactancia variable, el cir-cuito de interfaz hay que alimentarlo en alterna, y entonces el acondiciona-miento de señal debe incluir una eta-pa de desmodulación de amplitud. En términos generales, la impedancia de salida de los sensores moduladores o de sus circuitos de interfaz (divisores de tensión o puentes de Wheatstone) no será pequeña, y la señal será asi-métrica para los divisores de tensión y diferencial para los puentes cuya tensión de alimentación esté puesta a masa, que es lo más habitual. La sa-lida de puentes alimentados con una tensión flotante se puede medir con un amplificador de entrada asimétri-ca.Así pues, la conexión del sensor al CAD exigirá una adaptación de: 1) los rangos de tensión, 2) la impedancia y 3) los terminales (paso de señal asi-métrica a entrada diferencial o de se-ñal diferencial a entrada asimétrica).

Figura 2. Cadena de señal. Dos o más de las funciones indicadas pueden estar integradas en un único dispositivo. Si el sensor no es de tipo generador está conectado a un circuito de interfaz, tal como un divisor de tensión o un puente de Wheatstone, que ofrece una señal eléctrica de salida, normalmente una tensión.

DvVxx N= -( )

æ

èçççç

ö

ø÷÷÷÷

entref

2 1

“La señal del sensor puede ser también asimétrica o diferencial, de modo que cuando la entrada del CAD sea de una forma distinta habrá que adaptar las señales a dicha entrada”

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tendencias Diseño


Si el CAD es de tipo muestreador, ha-brá que filtrar la señal aplicada a su en-trada, incluso si la señal deseada es de baja frecuencia. Estas funciones las realiza el acondicionador de señal en una o varias etapas. Cuando hay varios sensores y no se desea em-plear un CAD para cada uno, se utiliza un multiplexor analógico, que básica-mente es un conjunto de interrupto-res analógicos con salida común, y de los cuales en cada momento se cierra sólo aquél que corresponde al canal de entrada que se desee conectar al CAD.

MARGEN DINÁMICOPara determinar la ganancia G nece-saria en el amplificador hace falta co-nocer el rango de tensiones de salida del sensor o, en su caso, del circuito de interfaz al que esté conectado, y el rango de tensiones de entrada del CAD. El primer parámetro que hay que considerar para seleccionar el CAD es su número (mínimo) de bits N, que se calcula a partir del margen dinámico (MD) necesario para la me-dida que se desea realizar, definido como

donde xmax

y xmin

son, respectivamen-te, los valores máximo y mínimo que se desea medir y ∆x es la resolución deseada. El número mínimo de bits del convertidor se estima entonces a partir de MD = 2N. Si por ejemplo se desea medir de -40 °C a +60 °C con una resolución de 0,1 °C, MD = (60 + 40)/0,1 = 1000; es decir, hay que po-der representar 1000 valores distin-tos, y esto exige N = lb1000 ≈ 10 bit (1024 códigos de salida); lb(a) designa el logaritmo binario de "a". Cuando se miden magnitudes aleatorias, vibra-ciones por ejemplo, su amplitud no se caracteriza por los valores instan-táneos sino por el valor eficaz. Enton-ces, se habla de relación señal a ruido (SNR) en lugar de margen dinámico.Si la señal de salida del sensor no es una tensión, hay que disponerlo en un circuito de interfaz que ofrezca una tensión correspondiente a cada valor de entrada del mensurando x. La sen-sibilidad "media" del conjunto sensor-interfaz, en el rango de medida consi-derado, será

Si esta sensibilidad es constante en todo el rango [x

min, x

max], se dice que el

conjunto sensor-interfaz es lineal. La ganancia necesaria en el amplificador será entonces

Pero el cálculo de la ganancia nece-saria no es suficiente para garantizar un diseño correcto; hace falta, ade-más, que las tensiones de salida del amplificador se correspondan con las tensiones de entrada del CAD. Es de-cir, V

o,max = V

CAD,max y V

o,min = V

CAD,min. Para

conseguir esta condición puede que sea necesario desplazar el nivel de la señal antes de amplificarla, tal como indica el ajuste de cero mostrado en la figura 2. Este ajuste hay que hacer-lo antes de amplificar la señal si los valores de la tensión aplicada a la en-trada del amplificador son demasiado altos, pues de lo contrario su salida se "saturaría" incluso para vmin, aunque la diferencia V

max - V

min fuera pequeña.

Resulta, pues, que el margen dinámi-co de un amplificador viene limitado ante todo por los "raíles de alimen-tación": las tensiones a las que está alimentado (+V

s y -V

s; +V

s, 0 V). Los

amplificadores de señal se basan normalmente en circuitos integra-dos (amplificadores operacionales o de instrumentación). Si son de tec-nología bipolar, los "raíles" suelen ser ±12 V o ±15 V; si son de tecnología CMOS, los raíles pueden ser +5, 4, 3,3, 2,5 ó 1,8 V y 0 V. Cuando los cir-cuitos integrados se designan como RRO (Rail-to-Rail Output), su tensión de salida puede alcanzar valores muy próximos a sus tensiones de alimen-tación, mientras que la salida de los circuitos integrados convencionales puede que se sature incluso a más de 2 V por debajo de +V

s y por encima de

-Vs. Los circuitos integrados designa-

dos RRIO (Rail-to-Rail Input/Output) aceptan, además, tensiones en sus patillas de entrada muy próximas a las tensiones de alimentación.El otro factor que limita el margen di-námico de un amplificador es el rui-do equivalente a su entrada. Para eva-luarlo basta conectar la entrada del amplificador a 0 V; se observa que la tensión de salida fluctúa aleatoria-mente alrededor de una tensión con-tinua, que es la denominada tensión

de offset a la salida y que se puede compensar durante el ajuste de cero del circuito. Las fluctuaciones de ten-sión, en cambio, no se pueden com-pensar, por lo que limitarán la capaci-dad de percibir los cambios que sean debidos realmente a la señal de entra-da del sistema; es decir, limitan la re-solución en la medida. El valor de pico a pico de la tensión de salida dividido por la ganancia G será el ruido de pico a pico equivalente a la entrada, y de-terminará la resolución del amplifica-dor. Para estimarla se puede medir el valor eficaz de la tensión de ruido de salida (una vez se ha ajustado a cero la tensión de offset de salida) y multi-plicarlo por 6,6. La resolución del am-plificador tiene que ser mejor que la del sensor, y ésta obviamente mejor que la resolución deseada en la me-dida (∆x). Puede suceder, no obstan-te, que la señal esté contaminada por ruido ya antes de su transducción o captación mediante el sensor. En es-tos casos, este ruido que acompaña a la señal se reduce mediante proce-samiento digital después de haberla digitalizado.

Si se dispone de un CAD con más bits que el número N estrictamente nece-sario para el margen dinámico de la medida, la amplificación o el despla-zamiento de nivel, o ambos, pueden ser innecesarios. Si las tensiones de salida del sensor, o de su circuito de interfaz, en su caso, quedan dentro del rango de tensión aceptable a la entrada del CAD (V

min > V

CAD,min; V

max <

VCAD,max

), no es necesario desplazar los niveles. La ganancia será innecesaria si la resolución del CAD (1 LSB) per-mite conseguir la resolución de me-dida necesaria (∆x), es decir, 1 LSB < S

x∆

x. Si S

x no es constante en todo

el rango de medida, esta condición se debe cumplir para su menor valor dentro de este rango.Si todos los bloques de la cadena de señal tienen un margen dinámico igual o mejor que el necesario para la medida deseada, queda garantiza-do que se podrá medir todo el rango de valores del mensurando y que se podrán detectar los cambios de éste

MD=-x xx

max min

D

Sv vx xx =

--

max min

max min

GV V

v vV VS x xx

=-

-=

=-

-

CAD CAD

CAD CAD

,max ,min

max min

,max ,min

max min(( )

“Cuando hay varios sensores y no se desea emplear un CAD para cada uno, se utiliza un multiplexor analógico”

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iguales o mayores que ∆x. Pero la in-certidumbre en el valor x del mensu-rando calculado a partir del código digital de salida D

x, es normalmente

mucho mayor que ±∆x. Ello es debi-do ante todo al propio CAD porque si su resolución es 1 LSB (ó ±½ LSB), la incertidumbre en la tensión aplicada a su entrada es normalmente mayor que la debida al intervalo de cuantifi-cación Q. La razón está en el ruido in-terno del CAD, y en las derivas y ruido de la tensión de referencia Vref si es externa, que hacen que el código de salida para cada valor concreto de la tensión vx aplicada a su entrada fluc-túe en más de 1 LSB. Para describir este ruido, adicional al de cuantifica-ción, se habla del "número efectivo de bits" (ENOB son sus siglas en inglés), definido a partir de la comparación del ruido total a la salida del CAD con el ruido debido a la cuantificación,

donde Vruido,ef

es el valor eficaz del rui-do total a la entrada del CAD estima-do a partir del ruido a su salida, es de-cir, en los valores digitales de la sali-da, y Q/√12 es el valor eficaz del ruido de cuantificación. El ruido total, y por ende la diferencia N - ENOB, aumen-ta con N y cuanto más rápido sea el CAD.Los demás bloques de la cadena de señal también contribuyen a la incer-tidumbre en el valor calculado para la entrada. Ahora bien, la calidad de los componentes electrónicos disponi-bles actualmente permite diseñar circuitos con un nivel de ruido muy por debajo de la incertidumbre inhe-rente al sensor por lo que éste suele determinar la incertidumbre del siste-ma completo. No obstante, al imple-mentar el circuito hay que asegurar que las interferencias electromagné-ticas (EMI) debidas a los bloques de alimentación y control no excedan el nivel aceptable.

AMPLIFICACIÓN DE SEÑALESLa primera función del amplificador en la cadena de señal es aumentar la amplitud de la tensión aplicada a su entrada para que el rango de tensio-nes que llega al CAD sea próximo a su rango de entrada [V

CAD,min, V

CAD,max]. Si el

amplificador tiene una ganancia G, el ruido equivalente a su entrada debe ser menor que Q/G. Si no se emplea amplificador, para obtener la resolu-

ción ∆x deseada es necesario que el CAD tenga (N + lbG) bits. Los siste-mas de adquisición de datos (DAQ) suelen tener un amplificador de ga-nancia programable (PGA); por ejem-plo, G = 1, 2, 4, 8 para un DAQ de alto nivel (acepta sólo tensiones grandes), y G = 1, 10, 100, 500 para un DAQ de bajo nivel. En la figura 2, este segun-do amplificador estaría entre el multi-plexor y el filtro pasa-bajas.La segunda función de los amplificado-res de señal es adaptar impedancias (o separar circuitos) para reducir el efec-to de carga al interconectar dos eta-pas. La figura 3 describe la conexión de una tensión asimétrica a una etapa cuya impedancia de entrada es Z

i. Para

que el efecto de carga sobre la tensión asimétrica sea imperceptible, la dife-rencia entre v

o y v

i debe ser menor que

la resolución de la segunda etapa. Si ésta fuera el CAD y el rango de vo co-incidiera con el rango de tensiones de entrada del CAD, debería ser

Para señales de baja frecuencia y una aplicación con poco margen dinámi-co (N = 8-10 bits), esta condición se cumple para los sensores que tengan una resistencia interna baja, por ejem-plo, los termopares. Pero, en general, para los sensores (y sus circuitos de interfaz), Z

o no es pequeña, y además

la Zi del CAD no es muy alta, en parti-

cular para señales alternas debido a la capacidad del cable de conexión. Un amplificador de tensión, en cam-bio, puede tener una Z

i elevada (si su

conexión al sensor no es muy larga) y una impedancia de salida muy baja, aunque aumenta con la frecuencia. Por ello, para adaptar las impedancias puede ser necesario intercalar un am-plificador entre el sensor y el CAD, in-cluso si no hace falta ganancia.La conexión de señales diferenciales es más compleja. Si el CAD no es di-ferencial hay que obtener una tensión asimétrica a partir de la señal diferen-cial y garantizar que la salida del am-plificador no está afectada por la se-ñal de modo común v

c que acompaña

a la señal diferencial de interés (figura 4). Esta función se implementa con un amplificador de instrumentación (AI), cuya relación entrada-salida se describe mediante dos ganancias, una para la tensión diferencial, y otra para la tensión de modo común. El cociente entre ellas se denomina Re-lación de Rechazo del Modo Común (CMRR),

donde vD y v

C son las tensiones en

modo diferencial y en modo común a la entrada del amplificador (v

D = v

A

- vB y v

C = (v

A + v

B)/2). Para que el efec-

to de la tensión de modo común sea inapreciable, deberá ser v

CG

C < Q. Si

GD se elige para que v

D amplificada al-

cance el valor de fondo de escala del CAD, la condición anterior se cum-ple cuando CMRR > 2Nv

C/v

D. El

CMRR típico puede ser de hasta 130 dB en continua (para G

D = 1000), pero

a partir de una frecuencia del orden de 10 Hz a 1 kHz empieza a decrecer a razón de 20 dB/década.Pero, además de un CMRR eleva-do, el AI debe tener una impedancia de entrada en modo diferencial (Z

D)

suficientemente grande para evitar el efecto de carga (como en un am-plificador normal), y una impedancia de entrada en modo común (Z

C) que

no sólo debe ser grande respecto a la impedancia de salida de la fuente de señal, sino que las impedancias entre cada terminal de entrada y masa de-ben estar apareadas. En caso contra-rio, el desequilibrio entre los diviso-res de tensión formados por Z

o y Z

C

en cada rama de la señal hace que vc produzca una tensión diferencial en la entrada del amplificador (figura 5). A efectos prácticos, esto equivale a te-ner un CMRR efectivo dado por

donde la letra "m" en los subíndices denota valores medios. Se conclu-ye, pues, que de nada sirve un AI con

ENOB ruido,ef= -( )

æ

è

çççççç

ö

ø

÷÷÷÷÷÷÷N

V

Qlb

12Z Z ZNi o o+ > 2

Figura 3. Conexión de una tensión asimétrica a una etapa con entrada también asimétrica.

v G v G v G vv

o D D C C D DC

CMRR= + = +

æ

èççç

ö

ø÷÷÷÷

1 1 1

1CMRR CMRR CMRR

CMRR

e Z AI

ZCm

om C

Cm

o

om

= +

»-

D

D D DZZ Z

ZZ

Z

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tendencias Diseño


un CMRR muy alto si al mismo tiem-po no se evitan los desequilibrios en-tre impedancias. Por esta razón, hay que evitar la conexión de componen-tes entre cada terminal de la señal y masa, pues quedarían en paralelo con Z

C, reduciendo su valor y aumentan-

do su desequilibrio También hay que cuidar la adición de impedancias en serie con cada línea de señal, porque pueden contribuir no sólo a aumentar el efecto de carga para la señal dife-rencial sino también al desequilibrio entre las impedancias de cada rama (Z

o). Si las entradas del AI se protegen

con limitadores de corriente (en serie) y limitadores de tensión (entre cada línea y masa), la resistencia de los pri-

meros y la capacidad de los segundos deben ser lo más pequeñas posible, en condiciones de funcionamiento normal.Para conectar una señal diferencial a un CAD con entrada diferencial, hay que utilizar un amplificador con entra-da y salida diferenciales. Hay pocos amplificadores integrados que imple-menten esta función, que también se puede realizar con el circuito de la fi-gura 6, basado en dos amplificadores operacionales. Su ganancia es G = 1 + 2R

2/R

1. Su CMRR, definido como el

cociente entre la ganancia para la ten-sión diferencial y la ganancia de "con-versión" de tensión de modo común a la entrada en tensión diferencial a

la salida, no depende de la tolerancia de las resistencias sino que viene li-mitado sólo por el apareamiento de los dos amplificadores operaciona-les. Por ello es aconsejable montar el amplificador con un circuito integrado que incluya dos amplificadores opera-cionales en el mismo encapsulado.

Si la etapa de amplificación está bien diseñada, su tensión de salida será la tensión de entrada multiplicada por la ganancia (diferencial, en su caso), a la que se superpondrán la tensión de offset, el ruido aleatorio inheren-te a los componentes electrónicos, y una contribución debida a las posi-

Figura 4. Conversión de una señal diferencial en señal asimétrica mediante un amplificador de instrumentación (AI).

Figura 5. Efecto de carga y degradación del CMRR para señales diferenciales. La señal de modo común vc produce no sólo una tensión en modo común v

C a la entrada del amplificador de instrumentación sino también una tensión diferencial v

D.

Figura 6. Amplificador con entrada y salida diferenciales basado en dos amplificadores operacionales.

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bles fluctuaciones de las tensiones de alimentación, cualquiera que sea su origen. Esta contribución se eva-lúa mediante la "relación de rechazo a las fluctuaciones de la alimentación" (PSRR son sus siglas en inglés), de-finida como el cociente entre la va-riación de la tensión de salida y la va-riación en la tensión de alimentación que la provoca, dividido por la ganan-cia (para describir así el efecto equiva-lente a la entrada del amplificador).El PSRR disminuye al aumentar la frecuencia de las fluctuaciones de la tensión de alimentación. Por ello, es recomendable conectar condensado-res de "desacoplamiento" entre cada terminal de entrada de alimentación del circuito integrado y masa. Cada condensador forma un filtro pasa-ba-jas con la impedancia equivalente de salida de la fuente de alimentación, de modo que atenúa las fluctuaciones de alta frecuencia. Si el CAD usa una tensión de referencia externa, tam-bién hay que colocar un condensador de desacoplamiento entre el terminal correspondiente del CAD y masa.Además de la incertidumbre en la tensión de entrada cuando es de baja frecuencia, debida a la tensión de off-set, que idealmente debería ser nula, la ganancia del amplificador también tendrá una incertidumbre. Para cono-cer la tensión de offset y la ganancia real se puede calibrar el amplificador para dos tensiones de entrada cono-cidas, por ejemplo 0 V y v

max. La incer-

tidumbre en esos dos factores queda entonces limitada a la debida a sus derivas temporales y térmicas. Si se mide la temperatura del circuito y se conoce la dependencia del offset y la ganancia con la temperatura, se pue-den corregir las derivas térmicas si estas son repetitivas. Si el sistema se autocalibra periódicamente, se pue-den reducir los efectos de las derivas térmicas.

FILTRADO ANALÓGICOUn filtro analógico es un circuito que discrimina las señales según alguno de sus parámetros: frecuencia, que es lo más habitual, amplitud, veloci-dad de cambio (slew rate), duración u otro. En la cadena de señal, los filtros analógicos se utilizan para reducir las EMI, limitar el ancho de banda para reducir el ruido electrónico, y atenuar las componentes de alta frecuencia en las señales que vayan a ser mues-treadas, para evitar así la aparición de frecuencias falsas (o "alias") (aliasing). Si el CAD no trabaja con muestras sino que, por ejemplo, es de tipo inte-grador (como los de doble rampa), el

propio proceso de conversión limita la repercusión que las altas frecuencias tienen en la salida y no hace falta fil-trar la señal que se desea digitalizar. Los filtros para reducir interferencias y limitar el ancho de banda pueden estar en cualquier punto de la cadena de señal, pero suele ser conveniente tener alguno en la entrada, es decir, entre el sensor (o su circuito de inter-faz si lo hay) y el acondicionador de señal. Los filtros "antialias" deben es-tar justo antes del CAD.Los filtros de entrada deben ser pa-sivos cuando la amplitud de las seña-les (información más interferencias) que se deben procesar rebasa los raí-les de alimentación. Pero incluso si

las señales están dentro de los raíles de alimentación, los filtros de entrada pasivos pueden ser preferibles a los filtros activos, porque aquellos no ne-cesitan una tensión de alimentación. Para las señales asimétricas, un sim-ple filtro pasa-bajas de primer orden basado en una red RC a la entrada del amplificador puede ser suficiente para evitar que las interferencias sa-turen su salida. Análogamente, si la señal es alterna y tiene superpuesta una componente continua que no in-teresa, se puede poner un filtro pasa-altas de primer orden basado en una red CR. Conectando los dos filtros en cascada se obtiene un filtro de banda pasante (figura 7).Los circuitos diferenciales reducen las interferencias de modo común, pero las interferencias acopladas en modo serie, es decir, superpuestas di-

rectamente a la señal diferencial, sólo se pueden reducir mediante filtrado. Los filtros para señales diferenciales no deben degradar el CMRR del cir-cuito, y este objetivo no debería con-seguirse con componentes pasivos apareados, porque los componentes pasivos que tienen una tolerancia es-tricta y un coeficiente de temperatu-ra pequeño, son caros. Una regla de diseño general es que si no hay nin-guna impedancia conectada entre las líneas de señal y masa, el aparea-miento entre componentes pasivos es irrelevante. La figura 8 muestra un filtro diferencial de entrada pasa-ba-jas que cumple estas condiciones. La constante de tiempo del filtro es (R + R')C. Las posibles resistencias inter-nas de la fuente de señal se suman a R y R'.

Para acoplar las señales diferencia-les en alterna, es decir, filtrar las ba-jas frecuencias, no sólo hay que man-tener el CMRR sino que hay que ga-rantizar un camino para las corrientes (continuas) de polarización de cada entrada del amplificador diferencial posterior. Por ello, un circuito basado en el mero intercambio de posiciones de resistencias y condensadores en la figura 8, no sería válido. La figura 9 muestra un filtro diferencial de pasa-altas de segundo orden que cumple las tres condiciones impuestas, y donde f

n =1/(2πRC); su coeficiente de

amortiguamiento es 1,5, lo cual impli-

Figura 7. Filtro de entrada que atenúa las frecuencias muy bajas y muy altas.

“Para conectar una señal diferencial a un CAD con entrada diferencial, hay que utilizar un amplificador con entrada y salida diferenciales”

Figura 8. Filtro diferencial de entrada que atenúa las señales de alta frecuencia.

Figura 9. Filtro diferencial de entrada que atenúa las señales de baja frecuencia.

30

tendencias Diseño


ca una respuesta transitoria relativa-mente lenta.El objetivo de los fi ltros antialias es atenuar las señales hasta que a la mi-tad de la frecuencia de muestreo su amplitud quede por debajo del inter-valo de cuantifi cación del CAD. La fre-cuencia de muestreo se elige según el ancho de banda de la señal que se desea muestrear y el método (tipo de fi ltro o interpolador digital) que se emplee para reconstruir la forma de onda. En el mejor caso, si se emplea-ra un fi ltro ideal, bastaría muestrear a una frecuencia igual al doble del an-cho de banda de la señal. En el peor caso, si en cada instante se conside-ra que el valor de la señal es el de la última muestra adquirida (retención-o interpolación-de orden cero), la condi-ción que se debe cumplir para que la diferencia entre el valor actual de una sinusoide (con amplitud igual al fondo de escala) y el de la muestra anterior sea inferior al intervalo de cuantifi ca-ción Q de un CAD de N bits es

donde k = fm/f es la relación entre la

frecuencia de muestreo y la frecuen-cia de la señal. Para N = 10, 12, 14, 16 bits, se obtiene k = 41, 82, 164, 327, que son evidentemente mucho mayores que si se empleara un inter-polador ideal.Una vez determinada la frecuencia de muestreo f

m, debemos saber cuál es

la amplitud a las frecuencias f≥fm/2 de

la señal que se va a muestrear; si dicha amplitud es superior a Q, habrá que añadir un fi ltro que proporcione una atenuación adicional. Normalmente, si k es alto, a f≥ f

m/2 no habrá más que

ruido, de modo que el parámetro de interés será la relación señal a ruido (SNR) que tiene la señal aplicada a la entrada del CAD. Para un CAD de N bits, la atenuación mínima que debe-rá proporcionar el fi ltro a la frecuencia f

m/2 se puede estimar mediante

Para lograr esta atenuación, el orden del fi ltro deberá ser tanto mayor cuan-to menor sea k, porque entonces la máxima frecuencia de la señal de inte-rés que no debe ser atenuada es más próxima a fm/2. Obsérvese que el fi l-tro antialias no mejora la relación se-ñal a ruido en la banda de frecuencias

de la señal de interés, porque atenúa solo el ruido a frecuencias mayores. De hecho, en un diseño bien cuidado, si la señal original es sufi cientemente

"limpia", el ruido vendrá determinado por el sensor y la SNR de la señal co-incidirá con el margen dinámico del CAD. Pero a frecuencias superiores a las de la señal de interés siempre pue-de haber señales no deseadas (EMI, por ejemplo), por lo que, cuando me-nos, se pone un fi ltro pasivo de primer orden con frecuencia de corte igual a la frecuencia superior (-3 dB) de la se-ñal de interés. Los fi ltros antialias son especialmente necesarios cuando la señal útil está enmascarada por ruido aleatorio que se prevé eliminar proce-sando digitalmente la señal adquirida.Para señales de instrumentación se contemplan principalmente dos ti-pos de fi ltros: Butterworth y Bessel. Los primeros tienen la respuesta más plana posible dentro de la banda de paso, mientras que los segundos tie-nen la fase más lineal, y por lo tanto son los más adecuados cuando se desea evitar distorsiones en formas de onda complejas. El diseño de es-tos fi ltros se hace actualmente con programas de libre acceso facilita-dos por los principales fabricantes de circuitos integrados analógicos (FilterCAD(r), Filterlab(r), FilterPro(r), Filter WizardTM...).

CONCLUSIONESLa cadena de señal analógica está for-mada por el circuito de interfaz que ofrece una tensión (o corriente) a par-tir del sensor, el acondicionador de se-ñal que la adapta al CAD y, en su caso, el multiplexor analógico que permite emplear un CAD para varios sensores. El diseño parte del margen dinámico (MD) necesario para la medida en cur-so, que determina la resolución míni-ma del CAD (N bits). Entonces, según el sensor elegido, se diseñan las eta-

pas intermedias entre éste y el CAD. El margen dinámico para cada etapa debe ser mejor que el del CAD, y el de éste mejor que el del sensor. La resolución (N) es siempre mejor que la incertidum-bre (ENOB). La amplifi cación adapta el rango de tensiones de la señal al rango de entrada del CAD, y el desplazamien-to de nivel centra la señal en el rango de entrada del CAD. Ni la amplifi cación ni el desplazamiento de nivel mejoran MD y se puede prescindir de ellos si el número de bits del CAD es mayor que N y la tensión de la señal está dentro de su rango de entrada.Los fi ltros sí que mejoran MD, porque reducen la amplitud del ruido, y son imprescindibles si el CAD es mues-treador. Para diseñar los fi ltros antia-lias hay que conocer la amplitud del ruido que acompaña a la señal, por-que si la frecuencia de muestreo es sufi cientemente grande respecto a las componentes útiles de la señal, ésta difícilmente produce alias. Los fi ltros diferenciales no deben degra-dar el CMRR, y para ello es mejor que no incluyan componentes conecta-dos entre las líneas de señal y masa. En general, si hay varias etapas dife-renciales en cascada, el CMRR viene determinado por la etapa que lo ten-ga peor, de modo que no es posible compensar el CMRR de una etapa a base de mejorar el de otra. Las inter-ferencias acopladas desde la fuente de alimentación y desde el subsiste-ma de control (señales digitales) con-tribuyen al ruido de la señal y, si no se limitan, la relación señal a ruido real será muy inferior a la determinada por el ruido electrónico inherente a los componentes.

sin p

p

kk

N

N( )

>-2 1

2

A NdB SNR dB( )> - ( )20 2lg

BIBLIOGRAFÍAB. Baker. “A Baker's dozen, real ana-log solutions for digital Designers”. Oxford: Newnes, 2005.W. Kester (ed.). “Analog-digital con-versión”. Norwood: Analog Devices, 2004.R. Pallàs Areny and J.G. Webster. “Analog signal processing”. Nueva York: John Wiley & Sons, 1999.R. Pallàs Areny. “Adquisición y distri-bución de señales”. Barcelona: Mar-combo, 1993; reimpresión 2005.R. Pallàs Areny and J. G. Webster. “Sensors and signal conditioning”, 2ª ed. Nueva York: John Wiley & Sons, 2001.R. Pallàs Areny, O. Casas, R. Bragós. “Sensores y acondicionadores de señal. Problemas resueltos”. Barce-lona: Marcombo, 2008.

“El objetivo de los fi ltros antialias es atenuar las señales hasta que a la mitad de la frecuencia de muestreo su amplitud quede por debajo del intervalo de cuantifi cación del CAD”

32

tendencias Instrumentación


Amplificador de termopares preciso, configurable digitalmenteSe describe el desarrollo de una tecnología de medición de precisión innovadora y caracterizada por su flexibilidad en la aplicación.

Compensación de puntos fríos y ADC de alta resolución

L

Andreas ManglerDirector de Marketing Estratégico para Europa, Rutronik

a medición por termopares es un mé-todo establecido para el registro de altas temperaturas y de temperatu-ras muy bajas. Las ventajas son una buena resolución, una precisión rela-tivamente alta y, naturalmente, una estructura sencilla: un termopar sim-plemente consiste en dos hilos de distinto metal, soldados entre sí por los extremos. En comparación con otros sensores de temperatura, son los menos sensibles al calor, el frío, la presión y las vibraciones e influencias químicas.Especialmente donde las exigencias son más elevadas como, p. ej., en la industria o en el habitáculo del motor

de un vehículo, se originan tempera-turas que sólo pueden ser registradas con termopares, p. ej., la temperatu-ra del turbocompresor, el sistema de gas de escape u otros grupos calien-tes.Rutronik ha desarrollado un amplifi-cador de medida universal para dis-tintos tipos de termopares. Contiene

un sensor semiconductor integrado que mide con una precisión de aprox. ±0,5 Kelvin, en función de la tempe-ratura especificada en el extremo lla-mado “punto frío” o “unión fría o de referencia” del termopar. El amplifi-cador se compone de tan sólo cinco componentes activos. El amplificador de instrumentación (Intersil EL8173), el sensor semiconductor (Intersil ISL21400), el potenciómetro digital (Intersil ISL95810) para ajustar la am-plificación y el convertidor A/D de 22 bit Delta Sigma (Microchip MCP3550) con su regulador de referencia de ten-sión asociado (Intersil ISL21009-25). En la salida el usuario dispone de una tensión proporcional correspondien-te a la curva de temperaturas. La con-mutación funciona con una tensión de alimentación de 5 V.La flexibilidad es una cuestión primor-dial para esta topología de circuito. Es posible registrar cualquier temperatu-ra en un amplio margen de tempera-turas de trabajo de la conmutación. La capacidad de configuración de la con-mutación a través del interface I²C

permite cualquier adaptación, tam-bién para programaciones In-circuit. Es lo suficientemente rápido como para que se pueda utilizar también en circuitos de regulación térmicos o en la función de diagnóstico de distintos grupos.En la era de los microcontroladores baratos se decidió prescindir de for-ma consciente de una linealización analógica de la línea característica del termopar. Por un lado, la conmuta-ción se puede diseñar de forma muy universal y, por otro lado, un micro-controlador posterior puede utilizar una línea característica de corrección para la linealización ajustada de forma específica al margen de temperatu-ras deseado y al termopar.

FUNDAMENTOS: ¿CÓMO SE PRODUCEN LAS TENSIONES TERMOELÉCTRICAS?El modo de funcionamiento de los ter-mopares se basa en el efecto deno-minado Seebeck. Según este efecto, distintos metales cuentan con distin-tas cantidades de electrones libres.

Medida de temperatura

Hierro0ºC Referencia

Constantán Constantán

Figura 1. Método de medición principal: en baño de hielo como indicador de temperatura de referencia.

“La flexibilidad es una cuestión primordial para esta topología de circuito. Es posible registrar cualquier temperatura en un amplio margen de temperaturas de trabajo de la conmutación”

33


Si se unen dos metales distintos, se difunden más electrones del me-tal que tiene la mayor cantidad y vi-ceversa. De este modo se produce una "pendiente de electrones" y, por consiguiente, una tensión pequeña pero medible, la llamada tensión ter-moeléctrica. Dado que el número de electrones libres aumenta con la ten-sión termoeléctrica, la tensión gene-rada aumenta a partir del punto cero absoluto 0 Kelvin = -273°C.

El principio de medida: la comparación entre calor y fríoDebido a que normalmente las tem-peraturas se miden en ºC, es nece-saria la substracción de un valor de medición preciso de un punto de re-ferencia, p. ej., baño de hielo a 0ºC. Con este método sencillo y preciso, aunque poco práctico, dos termopa-res se conectan en serie. La polaridad

de los dos termopares se selecciona de modo que se substraigan ambas tensiones termoeléctricas (figura 1).La tensión medida aumenta con la temperatura teniendo en cuenta la no linealidad conocida, específica del material.Si partimos de que los terminales de conexión del termopar son de cobre, tendremos involuntariamente dos nuevos termopares, que en el ejem-plo de la figura 1 de cobre y constan-tán (aleación cobre-níquel). En este ejemplo los dos nuevos termopares no influyen en la medición ya que los dos terminales generan la misma ten-sión termoeléctrica, siempre y cuan-do se mantengan a la misma tempe-ratura.En la práctica, no se puede realizar una solución con un punto de referen-cia de baño de hielo. Como mucho, un cubo de hielo sería concebible para

enfriar algunas bebidas refrescantes, pero no como punto de medida com-parativo.La figura 2 muestra por el contrario una solución que se puede llevar a la práctica: en vez del mencionado baño de hielo, se mide la temperatura (p. ej., temperatura ambiental de 25ºC) del punto de referencia. Si éste se encuentra a temperatura ambiental, el termopar del punto de referencia substraerá demasiada, la correspon-diente a 25ºC. Por este motivo, esta tensión debe volver a sumarse en otro punto (tensión de compensación U3). Normalmente se puede presupo-ner que la temperatura terminal (tem-peratura ambiental del montaje) se encuentra en el margen de tempera-tura de los componentes activos utili-zados, es decir, entre -25ºC y +85ºC, en el cual se utilizan preferiblemente sensores de temperatura semicon-ductores como el modelo ISL21400 de Intersil (figura 2).Dado que las tensiones termoeléctri-

cas de las terminales se pueden me-dir con este sensor, es posible renun-ciar a un segundo termopar.El "termopar parásito" del terminal, p. ej., hierro/cobre o constantán/cobre genera también una tensión termo-eléctrica. El resultado de la medida también se adultera por las tensiones de los terminales y debe ser corregi-do con una tensión de error (figura 3).Este ejemplo explica en qué margen de precisión se desarrolla la medida: el estaño para soldar y el cobre también forman por sí mismos un termopar con una sensibilidad de 3 µV/K. Aquí debe prestarse siempre atención a que exista un buen acoplamiento tér-mico entre el sensor del punto frío y los terminales, de manera que una va-riación de la temperatura ambiente de unos pocos segundos, no influya en la medición, dada la masa relativamente grande de las terminales.El tipo de terminales que se utilizarán queda a discreción del propio usua-rio, p. ej., cobre o latón.La tabla 1 ofrece un resumen de los termoelementos más comunes y de

Constantán Constantán

Hierro

Figura 2. Tensión de compensación U3 en vez de un baño de hielo.

TermoelementoConstantán

TerminalCobre

Amplificadorde Entrada

Hierro Cobre

Figura 3. Cadena de señales principal con termopar, terminal y amplificador.

Tabla 1. Resumen de los termoelementos más comunes y de sus propiedades

Tipo/Material Sensibilidad a 25ºC

Rango de aplicación de la temperatura

Tensión de salida típica sobre el rango de

temperaturas

T – Cobre/constantán 40,6 µV/K -270°C a +600° C

25 mV

J – Hierro/constantán 51,7 µV/K -270°C a +1000°C 60 mV

K – Níquel-cromo/níquel 40,6 µV/K -270°C a +1300°C 55 mV

E – Níquel/constantán 60,9 µV/K -270°C a +1000°C 75 mV

S – Platino 10%/ rodio-platino

6,0 µV/K 0°C a +1330°C 16 mV

R – Platino 10%/ rodio-platino

6,0 µV/K 0°C a +1600°C 19 mV

“El ‘termopar parásito’ del terminal, p. ej., hierro/cobre o constantán/cobre genera también una tensión termoeléctrica”

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sus propiedades. Además hay unas tablas muy elaboradas que incluyen prácticamente todos los valores de tensión termoeléctrica en función de la temperatura para el correspon-diente termoelemento.

REQUISITOS DEL AMPLIFICADOR DE MEDICIÓN Y DE LA CADENA DE SEÑALES COMPLETA¿Qué propiedades deben tener los componentes ideales para satisfacer todas las exigencias? Los siguientes puntos ofrecen una perspectiva ge-neral.- Para el amplificador de entrada se debe utilizar un amplificador de ins-trumentación con una derivación ex-tremadamente baja, ya que las ten-siones termoeléctricas se encuen-tran aproximadamente entre 6 µV/K y 50 µV/K.- La tensión de error del amplificador de entrada debe ser lo más baja posi-ble para que, con una alta amplifica-ción (para tensiones termoeléctricas muy bajas), el amplificador de instru-mentación sea excitado hasta el lími-te de modulación.- Se necesita un rechazo elevado en modo común para una perfecta me-dición.- Para el punto de medición compa-rativo debería seleccionarse un sen-sor de temperatura que suministre la tensión de corrección adecuada en todo el margen de temperaturas de utilización.- El convertidor A/D debería funcio-

Resumen de los parámetros más importantes: para todos tiene en cuenta un suministro de tensión de +5 V

Amplificador de instrumentación EL8173Tensión de error 200 µVDerivación de tensión de error 2,5 µV/KRechazo en modo común 106 dBCorriente de polarización 0,7 nAAncho de banda (-3 dB) 30 kHz para una ganancia = 100Rango de temperaturas -40°C a +125°C

Referencia de temperatura/tensión ISL21400 Salida de tensión 2,1 mV/KPrecisión ∆110K 2% Margen de temperaturas -25°C a +85°CInterface I²CCalentamiento espontáneo bajo

Potenciómetro digital ISL95810Ámbito de resistencia 50 khmiosResistencia de la corredera 70 ohmios a 3 VCoeficiente de temperatura ratiométrico 4 ppm/KInterface I²C

Referencia de tensión para el ADCPrecisión a 2,5 V 1 mVDeriva de temperatura 5 ppm/KRuido de tensión 4,5 µVpp

ADC delta-sigma Resolución 22 bitPrecisión (offset, escala completa, INL) 10 ppmVelocidad de muestreo 14 SpsFiltro digital sinx/x CMR -135 dBInterface SPI

Figura 4. Esquema de conexiones detallado de todo el amplificador de termopares con interface serie e interface I²C para la configuración.

35


nar conforme al principio delta-sigma y contar con una función de filtrado 50 Hz/60 Hz sinx/x.

SELECCIÓN DE LOS COMPONENTESPara la construcción del amplificador de termopares sólo se necesitan cin-co componentes activos y unos pocos componentes pasivos. La base de la conmutación está formada por el am-plificador de instrumentación EL8173 de Intersil, el regulador de referencia de temperatura/tensión ISL21400

para la compensación de puntos fríos y un potenciómetro digital ISL95810 para el ajuste de la amplificación en función del tipo de termopar. Para la conversión A/D, el convertidor de 22 bit delta-sigma ADC MCP355x de Mi-crochip y una referencia de tensión a juego, estable, de 2,5 V ISL21009-25 de Intersil (ver recuadro).Para los componentes pasivos se han seleccionado resistencias de película

metálica con una tolerancia del 1% y condensadores de filtro MKP de alta calidad de Wima y Arcotronics. Para el desacoplamiento se utilizan con-densadores de tantalio de AVX.

TÉCNICA DE CONMUTACIÓN AL DETALLEEl nuevo amplificador de instrumen-tación Micropower se optimizó con sus propiedades Rail-to-Rail especial-mente para la alimentación con una tensión de tan sólo 5 V. Para la limi-tación del ancho de banda y la reduc-

ción de ruido así como para una filtra-ción eficaz de las perturbaciones de los sensores en las líneas de entrada, se utiliza el filtro paso bajo (8 Hz) con las resistencias de entrada R1 y R2 y el condensador C1.Las capacidades de entrada del ampli-ficador de instrumentos interactúan con las resistencias R1 y R2, como fil-tro de modo común para la compen-sación del rechazo en modo común

limitado con frecuencia creciente del amplificador de instrumentación.Un segundo filtro de paso bajo en la entrada de realimentación positiva R4, R5 y C2 reduce el ruido de tensión de la referencia de tensión con una frecuencia de paso bajo de 1,6 Hz.Las resistencias R1 y R2 actúan ade-más como limitación de la corriente de entrada para la saturación de las entradas del amplificador de instru-mentación. Esto apenas sucede en la conexión del termopar de baja impe-dancia con sus pequeñas tensiones, pero con crestas de interferencias ex-tremas o una conexión por descuido de una fuente de tensión, las resis-tencias pueden protegerse en deter-minadas condiciones contra la des-trucción.La resistencia R3 proporciona un punto de referencia definido en las entradas del amplificador de instrumentación e impide una saturación del INA con los terminales de entrada abiertos. En la topología de la conmutación se pres-tó una especial atención a utilizar un amplificador diferencial "auténtico". De este modo se puede conectar tan-to un termopar sin referencia de masa denominado flotante, algo muy co-mún en la práctica, y también un ter-mopar con referencia de masa.

MÁXIMA FLEXIBILIDAD CON AMPLIFICADOR DE INSTRUMENTACIÓN PROGRAMABLECon la utilización del EL8173 junto con el potenciómetro digital es po-sible ajustar la ampliación opcional-mente entre G=30 a 150 mediante el bus I²C.La figura 5 muestra el principio de conmutación con resistencia deter-minante de la ampliación RG y RF.A diferencia de los amplificadores de instrumentación clásicos con 3 am-plificadores operacionales internos, esta nueva topología puede conectar-se con una resistencia en serie desde la salida en la clavija de referencia sin influir sobre el excelente rechazo en modo común de -135 dB. De este modo, no es necesario el circuito in-termedio OP adicional que antes de-bía utilizarse forzosamente para ex-citar a baja impedancia la entrada de referencia del amplificador de instru-mentación.--El terminal +FB se conecta aquí direc-tamente con la referencia de punto frío. +FB es una entrada de alta impe-dancia, por tanto aquí puede funcionar directamente con un divisor de tensión de resistencia sin circuito intermedio OP de derivación baja adicional.

Figura 5. Principio del ajuste de la amplificación y del modo de conexión de referencia de tensión a través de las dos resistencias RG y RF.

“El resultado de la medida también se adultera por las tensiones de los terminales y debe ser corregido con una tensión de error”

“Al dimensionar el divisor de tensión se debe tener en cuenta la utilización de resistencias de baja impedancia relativa para minimizar la influencia de la corriente de polarización sobre el offset de tensión”

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Esto ofrece un mayor ahorro de cos-tes en el sistema completo. Al dimen-sionar el divisor de tensión se debe tener en cuenta la utilización de re-sistencias de baja impedancia relativa para minimizar la infl uencia de la co-rriente de polarización sobre el offset de tensión.Todas las tensiones de error en el punto de referencia se amplifi carán sobre la resistencia determinante de la amplifi cación o el factor fi jado y ten-drán efecto en la salida. El ruido de tensión de la referencia de tensión también tiene una infl uencia directa, por ello la salida está conectada con un fi ltro paso bajo con una frecuencia límite de 1,6 Hz.El cálculo de la amplifi cación o de la tensión de salida se basa en la si-guiente relación matemática:

Dado que el potenciómetro digital se conecta directamente al microcontro-lador a través de I²C, el ajuste directo de los termopares resulta muy senci-llo. En la tabla 2 se indican los códigos de potenciómetro para los termopa-res más corrientes.

Registro y procesamiento precisos de la temperatura de referenciaExisten muchos sensores de tempe-ratura para medir el punto frío o de la temperatura de terminales. Los tipos corrientes son resistencias PT100, PTC o NTC, sensores semiconducto-res o un diodo de silicio sencillo. Una de las ventajas más importantes de este desarrollo de conmutación era la universalidad de la conmutación y una alta precisión de la medición de puntos fríos. Con la conmutación que se muestra aquí, es posible conectar de forma diferencial termopares con referencia de masa y también termo-pares fl otantes.Las dos resistencias R4 y R5 forman el divisor de tensión para la compensa-ción de los coefi cientes de Seebeck. Para el ajuste de la tensión de com-pensación o para la selección de las resistencias se debe tener en cuenta que la tabla es solamente una reco-mendación. Los termopares no tie-nen coefi cientes de Seebeck cons-tantes en todo el margen de tempera-turas. Un termopar del tipo R (no utili-zado con demasiada frecuencia en la

práctica) tiene, p. ej., a 0°C un coefi -ciente de 5,3µV/K, y a 1000°C por el contrario es de 13,2 µV/K. Por ello, el usuario debe seleccionar el coefi cien-te de Seebeck correspondiente con ayuda de un libro de tablas.He aquí las recomendaciones a tener en cuenta del divisor de tensión R4 y R5 y el contenido del registro (Av=1 y Registro N= 0).

DIGITALIZACIÓN CON MÁXIMA PRECISIÓN Y MÁXIMA SUPRESIÓN DE PERTURBACIONESPara la conversión A/D se deben fi -jar forzosamente las mayores exi-gencias. El principio Delta-Sigma del MCP3550/1/3 de Microchip ofrece una linealidad diferencial máxima y una continuidad de 22 bits y, de este modo, ningna pérdida de códigos. El ruido es como máximo de 2,5 µVRMS con un error máximo sobre todos los errores (offset, ganancia, etc.) de 10 ppm. Éstas son las mejores condi-ciones para garantizar una precisión máxima de las mediciones repetidas y, en consecuencia, representar de forma satisfactoria las diferencias de temperatura más pequeñas. El nivel de entrada completamente diferen-cial ofrece además la ventaja de en-caminar hacia la placa el punto de re-ferencia de señal (masa de señal) de manera separada. De esta forma, la masa de alimentación y la masa de señal pueden ser conducidas de ma-nera separada y concentrarse poste-riormente en el punto neutro de baja impedancia. El fi ltro digital (sinx/x) ajustable con las posiciones cero a 50 Hz o 60 Hz ofrece adicionalmente una supresión de perturbaciones por zumbido.Con esta solución de sistema, Rutro-nik es uno de los pocos distribuidores que ofrecen el know-how analógico en una cadena de señales perfecta-mente adaptada.

Tabla 2. Códigos de potenciómetro para los termopares más corrientes

Tipo Volt máx. Amplifi cación Código pot. digital 10

T 17,82mV 140,3 000

J 42,30mV 59,10 094

K 50,64mV 49,37 126

E 68,97mV 36,34 195

Tabla 3. Recomendaciones del divisor de tensión y el contenido del registro

Tipo VcJc(µV) Registro MT 40,7 43J 51,7 20K 40,5 43E 61,0 0

Principales ventajas del amplifi cador de medición de Rutronik- Solución económica gracias a la utilización de las últimas topologías de semiconductores.

- Suministra tensión de forma proporcional a la curva de temperaturas en la salida del amplifi cador de instrumentación.

- Adaptación de termopares confi gurable a través del interface I²C.

- Estructura simple con solo cinco elementos activos. Funciona con alimentación de tensión de 5 V.

- Registra cualquier temperatura en un amplio rango de temperaturas de trabajo.

- Excelente supresión de perturbaciones gracias a un fi ltro digital adicional.

REFERENCIAS[1] Tablas de referencias de Termo-pares basadas en los estándares IPTS-68 de la Ofi cina Nacional de Standards.[2] Sensores en la Práctica - Helmuth Lemme, Franzisverlag.[3] Hoja de especifi caciones Inter-sil EL8173, ISL21400, ISL21009, ISL95810.[4] Hoja de especifi caciones Micro-chip MCP3550/1/3.[5] Application Note Intersil AN1298.

V V VoutRR in

RR REF

F

G

F

G= + ´ + + ´( ) ( )1 1

R RG = 8

R R R RF Pot= +6 7( / / )

38

tendencias Electrónica de Potencia


Procedimiento de modelado de máquinas eléctricasMatlab y Simulink son las herramientas de cálculo que permiten resolver el conjunto de ecuaciones diferenciales que representan los modelos de las máquinas eléctricas, y que en este caso se trata de una máquina de inducción trifásica. Si bien hay diversos libros que enseñan a realizar el modelo de Simulink a partir de las ecuaciones integro-diferenciales, la obtención de resultados correctos no sólo depende del modelo sino también de los parámetros requeridos por el modelo. Este artículo analiza el fallo y la solución del mismo.

Para simulación

L

Miguel A. Cámara [[email protected]] y Melchor Gómez [[email protected]]Dpto. Ingeniería Eléctrica de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU)

as ecuaciones a partir de las cuales se obtiene el modelo están en diversos libros de máquinas eléctricas [1].El modelo simula el comportamiento de la máquina de inducción trifásica cuando se alimenta con una fuente de tensión senoidal de frecuencia y tensión variable como sucede cuan-do se alimenta a la máquina con un convertidor de frecuencia que gene-rase una señal de tensión senoidal.En el caso que nos ocupa, al modelo de la máquina de inducción se le aña-

dió un bloque que representa la fuen-te de frecuencia y tensión variable y además incluye un lazo de regulación de velocidad de tipo PI[(10s+0,5)/s] con limitación del deslizamiento máximo (slip_limit) para evitar que la máquina se acerque al par máximo (el pull-out torque de la literatura en in-glés) para evitar el bloqueo del grupo motor-carga.Una de las pruebas que se debe realizar con los modelos de las máquinas eléc-tricas es someterlos a las condiciones

nominales, habida cuenta que cuando al motor se le carga con su par nominal deberá de absorber la intensidad nomi-nal y girar a la velocidad nominal.A continuación se analiza el caso del modelo S1C.mdl, que aparece en el capítulo 9 de Chee-Moon Ong.Conviene recordar que antes de eje-cutar un modelo de Simulink hay que pasar los parámetros necesarios, que en el caso de un motor trifásico, son los valores del circuito equivalente y el momento de inercia del grupo mo-

Figura 1. Diagrama de bloques.

39


% Parámetros del P20HP o sea de una máquina trifásica de 20 hp Sb = 20*746; %potencia nominal en VAVrated = 220; % tension de linea en V pf = 0.853; % factor de potencia nominalP= 4; % numero de polosfrated = 60; % frecuencia nominal in Hz

wb = 2*pi*frated;% frecuencia base electrica we=wb;wbm = 2*wb/P; % frecuencia base mecánicaTb = Sb/wbm; % Par base o nominalZb=Vrated*Vrated/Sb; % impedance base en ohmsVm = Vrated*sqrt(2/3); % magnitud de la tensión de faseVb=Vm;Tfactor = (3*P)/(4*wb); % factor para la expresión de par srated=0.0287; % deslizamiento nominalNrated = 1748.3; % velocidad base o nominal en rev/minwmrated=2*pi*Nrated/60; % velocidad base o nominal en rad/secTrated = Sb/wmrated; % par nominaliasb= 49.68; % corriente de fase nominal valor eficaz rs = 0.1062; % Resistencia estator en ohmsxls = 0.2145; % reactancia de fugas del estator en ohmsxplr = xls; % reactancia de fugas del rotor en ohmsxm = 5.8339; % reactancia magnetizante en ohmsrpr = 0.0764; % resistencia del rotor referida al estator en ohmsxM = 1/(1/xm + 1/xls + 1/xplr);J = 2.8; % inercia del rotor en kg m2H = J*wbm*wbm/(2*Sb); % constante de inercia en segDomega = 0; % coeficiente de amortiguación del rotor

M1C.m:% poner las condiciones iniciales de los flujosPsiqso = 0;Psidso = 0;Psipqro = 0;Psipdro = 0;wrbywbo = 0; % poner la referencia de velocidad que es una rampa de pendiente constantetime_wref=[0 0.5 4];speed_wref=[0 1 1]; % velocidad en valores por unidad% poner el par de carga Tmech que es un parámetro que aparece en el modelo simulinktime_tmech=[0 0.75 0.75 1.0 1.0 1.25 1.25 1.5 1.5 2];tmech_tmech=[0 0 -Trated -Trated -Trated/2 -Trated/2 -Trated -Trated 0 0 ]; tstop = 2

Listado 1. Parámetros del P20HP; es decir, de una máquina trifásica de 20 Hp.

Listado 2. Condiciones iniciales de los flujos.

40



Ecuaciones utilizadas en el modeloTensiones de entradaLas ecuaciones de las tensiones de entrada (figura 1) son:

En una máquina trifásica simétrica (νas +νbs +νcs = 0) con tres tensiones sinusoidales equilibradas (νag +νbg +νcg = 0) νsg es igual a 0.En una conexión a tres hilos entre la alimentación y el estator i0s es igual a 0 pero νsg no es 0 cuando las ten-siones son no-sinusoidales como en un PWM.En la simulación suponemos alimentación senoidal y el neutro flotante νsg puede ser calculado utilizando Lsg = 0 y Rsg lo bastante grande.

Transformación a referencia estacionariaLa transformación de las tensiones del estator a refe-rencia estacionaria qd0

Estator

En referencia estacionaria (figura 2), θ= 0 desarrollando la ecuación:

RotorUtilizando la misma relación para el rotor (el símbolo pri-ma indica valores referidos al estator):

Transformación rotor a estatorRealizamos la transformación del rotor (d,q) a estator (ds,qs). Es lo mismo para tensiones que para intensida-des (figura 3).

o la inversa:

El símbolo prima indica cantidades referidas al estator.

Las tensiones dq0 en el estator y rotor con la misma re-ferencia dq0 pueden utilizarse como entradas junto con el par de carga.Estas ecuaciones están en el bloque ABC2DQS.

Ecuaciones de los flujosEn las ecuaciones de los flujos en la referencia estacio-naria (d,q,0 axis) las entradas son las tensiones d,q y los parámetros de la máquina (rs,xls,r’r,x’lr,xm) y las salidas

v v v

v v v

v v v

as ag sg

bs bg sg

cs cg sg

= -

= -

= -

3v v v v v v vsg as bs cs ag bg cg= + + - + +( ) ( )

v R i i i L ddt

i i i

i i i i

sg sg as bs cs sg as bs cs

s as bs cs

= + + + + +

= + +

( ) ( )

0

v

vv

qss

dss

os

é

ë

êêêêêêê

ù

û

úúúúúúú

=

- +

23

23

23

cos cos( ) cos( )

si

q qp

qp

nn sin( ) sin( )q qp

qp

- +

é

ë

êêêêêêêêêê

ù

û

úúúúúúúúúú

23

23

12

12

12

vvas

bss

csv

é

ë

êêêêê

ù

û

úúúúú

v v v v v v v v

v v v

qss

as bs cs ag bg cg sg

dss

cs b

= - - = - - -

= -

23

13

13

23

13

13

13( ss cg bg

s as bs cs ag bg cg sg

v v

v v v v v v v v

) ( )

( ) ( )

= -

= + + = + + -

13

13

130

v v v v v v v v

v

qsr

ar br cr an bn cn rn

drr

' ' ' ' ' ' ' '

'

= - - = - - -

=

23

13

13

23

13

13

113

13

13

130

( ) ( )

( ) (

' ' ' '

' ' ' '

v v v v

v v v v v

cr br cn bn

r ar br cr an

- = -

= + + = '' ' ' ')+ + -v v vbn cn rn

i

i

i

i

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r r

r r

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q qq q

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r r

qr

dr

é

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û

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-

é

ëêê

ù

ûúú

é

ë

êêê

ùcos sinsin cos

q qq q

ûû

úúú

v v v

v v v

qrs

qrr

r drr

r

drs

qrr

r drr

r

' ' '

' ' '

cos sin

sin cos

= +

=- +

q q

q q

q qr r rtw dt= +ò ( )0

0

41


son las intensidades en la referencia estacionaria. Estas ecuaciones están en el bloque INDUCTIONMA-CHINE DQ0 BLOCK’ del modelo.

ParP es el número de pares de polos y wb es la velocidad base.

Y la ecuación del movimiento del rotor es:

Donde J es el momento de inercia y Tmech será negati-vo para funcionamiento como motor. El valor de Tmech se crea en un programa matlab (.m) y no en el modelo simulink(.mdl).

Salidas .d,q a a,b,c

Estas ecuaciones están en el bloque ABC2DQS.

stator

w vrx

dt

w vrx

qss

b qss s

lsmqs

qss

dss

b dss s

ls

Y Y Y

Y Y

= + -

= +

ò (

( mmds

dss

sb

lss s s

qrs

b qrs

dt

iwx

v i r dt

rotor

w vw

-

= -

= +

ò

ò

Y

Y

)

' '

0 0 0

rr

bdrs r

lrmqs

qrs

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b drs r

bqrs

wrx

dt

w vww

Y Y Y

Y Y

''

''

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+ -

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ò

rrx

dt

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xv i r dt

d q cur

r

lrmds

drs

rb

lrr r r

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''

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( )

,

Y Y-

= -

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ò0 0 0

rrents

x i i

x i i

i

mqs

m qss

qrs

mds

m dss

drs

qss qs

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Y

Y

Y Y

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= +

=-

( )

( )

'

'

xx

ix

ix

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ls

dss ds

smds

ls

qrs qr

smqs

lr

drs dr

smds

=-

=-

=-

Y Y

Y Y

Y Y

''

'

''

llr'

T Pw

i iemb

dssqss

qssdss= -

32 2

( )Y Y

2JwP

d w wdt

T Tb r bem mech

( / )= +

v v v v

v v v

v v v v

qss

ag bg cg

dss

cg bg

s ag bg cg

= - -

= -

= + +

23

13

13

13130

( )

( )

Estator

Rotor

Corrientes d,q

tor-carga, entre otros de relevancia. Al modelo S1Cmdl en Simulink se le van a pasar los parámetros del p20hp a través de una llamada en el M1C.m en Matlab. M1C.m es el programa que se ejecuta desde la ventana de Matlab y que al ejecutarlo pasa los parámetros al modelo en Simulink (listado 1). En el M1C.m además de la llamada al p20hp se obtiene la inicialización de los flujos, tras el cual se pone la carga, y que en este caso son varios escalo-nes de par (listado 2).

SIMULACIÓNAl ejecutar M1C.m y posteriormente S1m.mdl se obtiene un gráfico. En él, entre 0,75 y 1, al igual que entre 1,25 y 1,5 segundos, el par introducido es el par nominal, y como su intensidad nominal es de de 49,68 A, su máximo valor es 49,68*√2=70,258; no obs-

Figura 2. Valor instantáneo de la intensidad del estator.

42



tante, el valor que se obtiene de la si-mulación es de 60 A.

Localización del falloRecordemos que a partir de 0,75 se-gundos el par es el nominal y que gira a la velocidad nominal a partir de 1 se-gundo; es decir, entre 1,25 y 1,5 por ejemplo está trabajando a potencia mecánica constante, lo que implica que también lo será la eléctrica ab-sorbida que es √3*U*I*cosϕ. Si el va-lor de la intensidad es inferior al real puede ser porque el valor de la ten-sión es superior al real.

Obtención de la tensiónLa tensión que se aplica se obtiene del bloque Var_we_source y es del tipo tabla de consulta (look-up table), lo que significa que estos valores se obtienen al ejecutar el archivo M1C.m que se pasan igual que el resto de parámetros que genera M1C.m al modelo S1.mdl.El bloque Var_we_source (similar a la ley de control V/f que aplican los va-riadores pero con tensiones senoida-les y no PWM) se obtiene al ejecutar M1c.m.Ahora bien, el valor que se debería obtener para 60 Hz es de (220/√3)* √2=179,62 que corresponde al valor máximo de la tensión de fase (la má-quina está en estrella y los paráme-tros que se pasan al modelo son los valores de pico o máximos) cuando la tensión de línea es de 220 V, aunque la simulación como muestra la figura proporciona 300 V.

El origen de este valorPara ello hay que ver la forma en la que se ha solucionado el circuito equivalente en el archivo M1C.m. El bloque Var_we_source obtendrá los valores de la tensión del estator Vsb en función de la frecuencia aunque en el programa la variable que va a utilizar es w(w=2πf).Se coge el trozo del programa en que aparece el cálculo de la ley de control. Se va a resolver el circuito utilizando los números complejos, siguiendo la ejecución del programa mostrado en el listado 3.Puede verse que el error radica en la multiplicación de xm por iasb; es de-cir, la intensidad del estator, por lo que se debe multiplicar por la inten-sidad magnetizante como sugiere la observación de la figura del circuito equivalente. Por tanto, al modificar está línea se crea un nuevo archivo M1Cbis.m. Además se debe mante-ner la intensidad magnetizante cons-tante para mantener el flujo cons-

Figura 3. Representación de la curva tensión-frecuencia.

Figura 4. Circuito equivalente.

Figura 5. Tabla tensión frecuencia con la nueva simulación.

43


Listado 3. Determinar tabla tensión-frecuencia.

Listado 4. Cálculo del circuito equivalente.

Listado 5. Tiempo de aplicación del par nominal.

44



tante, intensidad que se obtiene en P20hpbis.La parte del programa que resuelve el circuito equivalente de la fi gura 4 se muestra en el listado 4.También se ha modifi cado el tiempo de aplicación del par nominal desde 0,75 hasta 1,25 segundos para ob-servar mejor la corriente.

NUEVA SIMULACIÓNAhora se ejecuta primero M1cbis.m desde la ventana de Matlab y posteriormente el modelo S1.mdl desde Simulink y se obtiene el re-sultado de la fi gura 1, donde se apre-cia que la ley de control proporciona un valor próximo a 180 V para 60 Hz (220/√3)*√2=179,62, el valor que se pasa al modelo es el valor máximo o valor de pico (Vpeak).La intensidad efi caz es de 49,68, que corresponde a un valor máximo de 70,25(49,68*√2) que sucede entre 0,75 y 1,5 segundos que es cuando se aplica el par de carga nominal (fi guras 2 y 3).

CONCLUSIONESLa primera prueba a la que hay que someter todos los modelos de máqui-nas eléctricas es a su carga nominal, puesto que de no superarla, todos los demás resultados que se obtengan, como por ejemplo, el cálculo de los parámetros del regulador PI (típico en este tipo de casos), serán erróneos.

NOTAEl modelo Simulink S1.mdl y los ar-chivos Matlab M1C.m y P20HP.m se encuentran en el capítulo 9 del libro de Chee-Mun-Ong.

Figura 6. Valor instantáneo de la intensidad del estator con la nueva simulación.

Figura 7. Valor instantáneo de la tensión del estator con la nueva simulación.

BIBLIOGRAFíA[1] “Dynamic Simulation of Electrical Machinery”, Chee-Mun-Ong, Pren-tice HallElectric Drives. Ion Boldea, S.A. Nasa, Taylor & Francis Vector control of AC machines. Peter Vas, Claren-don Press.

“Una de las pruebas que se debe realizar con los modelos de las máquinas eléctricas es someterlos a las condiciones nominales, habida cuenta que cuando al motor se le carga con su par nominal deberá de absorber la intensidad nominal y girar a la velocidad nominal”

“Antes de ejecutar un modelo de Simulink hay que pasar los parámetros necesarios, que en el caso de un motor trifásico son los valores del circuito equivalente y el momento de inercia del grupo motor-carga, entre otros de relevancia”

Aplicaciones

La tecnología micro-electromecánica (MEMS) ha permitido desarrollar nuevos acelerómetros y giroscopios que, con una gran robustez y un bajo coste, permi-ten medir movimientos en una gran varie-dad de aplicaciones. Aunque ampliamen-te utilizados desde hace dos decenios en automoción, en concreto en el control automático del sistema airbag, ha sido su uso reciente en las interfaces de usuario de plataformas de vídeojuegos (Ninten-do Wii), y en sistemas de comunicación móviles (Apple iPhone) lo que está impul-sado en los últimos años su gran desarro-llo, y es que, según un informe reciente de iSuppli (www.isuppli.com), ésta es un área en gran expansión comercial. Así, por ejemplo, su volumen de mercado en telefonía móvil aumentará desde los 220 M$ del año 2009 hasta una previsión de 426 M$ para el año 2010. Pero, ¿qué otros ámbitos y mercados pueden tener estos sensores?Desde un punto de vista físico, estos dis-positivos permiten medir el movimiento reflejado como una medida de acele-ración, vibración, golpe, inclinación y rotación. Los cuatro primeros son una manifestación de la aceleración duran-te un periodo de tiempo, mientras que la rotación requiere el uso adicional de gi-

roscopios. Será pues esta clasificación la que se utilizará para presentar ejemplos de su potencial uso en diferentes ámbitos de aplicación.

MEDIR ACELERACIÓN PARA OPTIMIZAR EL CONSUMO Y LAS INTERFACES DE LOS EQUIPOSUn ámbito donde se incrementará enor-memente el uso de acelerómetros ME-MS en los próximos años es la detección de la actitud del usuario frente a cual-quier equipo autónomo. La medida del movimiento o de la posición del equipo permite detectar de forma sencilla, por ejemplo, cuándo el dispositivo ya no se utiliza o cuándo se va empezar a utilizar.

En ambos casos, un acelerómetro puede generar una interrupción que apague to-do el equipo o simplemente las funciones de mayor consumo, como las pantallas LCD o los sistemas de comunicación, o bien los vuelva a conectar si procede del estado de bajo consumo. Para optimizar este tipo de aplicaciones el consumo de los acelerómetros ha de ser muy reduci-do ya que han de estar permanentemente

alimentados. Esto ya es una realidad en sensores como el MMA7660FC de Frees-cale (www.freescale.com), que en modo activo consume sólo 47 µA, lo que per-mite alimentarlo continuamente durante casi dos años y medio con una pila de 1000 mAh.Pero la reducción del consumo no es la única ventaja que pueden aportar a estos equipos. El uso de acelerómetros permitirá mejorar la interfaz de usuario al reducir el número de acciones repeti-tivas que se deben realizar, y que podrán ser sustituidas por la detección de algún movimiento, de forma similar a como los acelerómetros en el mando de la Wii han sustituido botones y controles utilizados en otros mandos.

MEDIR VIBRACIÓN PARA ALARGAR LA VIDA DE LOS EQUIPOS Y OPTIMIZAR SU MANTENIMIENTO La medida de pequeños cambios en la vibración de las partes mecánicas de un equipo es un buen indicador, por ejemplo, del desgaste de los cojinetes o de una desalineación de los componentes. Una aplicación muy atractiva, actualmente en producción, corresponde a las lavadoras: con estos sensores se puede controlar el

centrifugado para conseguir un equilibrio mejor de la carga y así aplicar una mayor velocidad de giro, que secará antes la ro-pa con menos componentes mecánicos para amortiguar el movimiento del tam-bor. Estas lavadoras serán más ligeras, menos costosas y la vida útil de los ele-mentos mecánicos se ampliará debido a la reducción de las cargas máximas ofre-cidas al motor.Otra aplicación destacada es el manteni-miento de maquinaria. En general, las re-

visiones se programan siguiendo un ca-lendario preventivo basado en un análisis estadístico de fallos anteriores. Esto con-lleva el sobrecoste de la realización de revisiones cuando no son necesarias y no evita el riesgo de fallos repentinos. La solución: integrar acelerómetros en los cojinetes o en los dispositivos mecánicos rotativos para ampliar la vida de servicio sin riesgo a fallo repentino, y optimizar así el momento de revisión. Esta aplicación requiere acelerómetros de gran ancho de banda que permitan caracterizar perfec-tamente las vibraciones de la maquinaria y sus cambios. El ADXL001 de Analog De-vices (www.analog.com) con sus 22 kHz es una posible solución.

PROTEGER FRENTE A GOLPESLa protección de la unidad de disco que se encuentra en muchos equipos portá-tiles es una aplicación típica del uso de acelerómetros frente a golpes. En ella un acelerómetro detecta movimientos en el portátil, como puede ser un tirón en el ca-ble de alimentación que suele ser, en mu-chas ocasiones, precursor de un golpe. En cuestión de milisegundos, el sistema aparta el cabezal de la superficie del dis-co duro evitando el contacto entre ambos

Midiendo movimientos

46

sensórica


Ramon Pallàs [email protected]Óscar Casas [email protected]é Polo [email protected]

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

“Desde un punto de vista físico, los MEMS permiten

medir el movimiento reflejado como una medida de aceleración, vibración,

golpe, inclinación y rotación”

Aplicaciones

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durante el impacto y preservando así de daños a la unidad. La característica fun-damental requerida para el sensor: un tiempo de respuesta rápido (anchos de banda de kilohercios).

DETECTAR INCLINACIÓN PARA AUMENTAR LA EXACTITUD DE LAS MEDIDASLos acelerómetros también se pueden apli-car a la compensación de la posición de un instrumento. Muchos instrumentos pueden reducir considerablemente la exactitud de sus medidas si su posición de trabajo no es la adecuada. Un ejemplo es la brújula electrónica en sistemas de posicionamien-to GPS. Si la posición de la brújula no es exactamente paralela a la superficie de la Tierra, el error inicial puede ser grande y su propagación puede comprometer la exac-titud de todas las medidas.Otro ejemplo es el de las balanzas indus-triales de precisión, donde para tener lecturas de peso exactas hay que calcu-lar y compensar la inclinación del soporte de la carga respecto a la Tierra. En otros sensores este problema no es tan eviden-

te pero también existe. Algunos sensores de presión utilizados en automoción y maquinaria industrial, por ejemplo, están sujetos a errores debidos a la gravedad porque la deflexión de su diafragma cam-bia según la posición en la que está mon-tado el sensor.

MEDIR LA ROTACIÓN CON UNIDADES INERCIALESEl uso de unidades inerciales de medida (IMU, Inertial Mesasurement Units) se es-tá generalizando. Cada vez hay más apli-caciones en equipos de imágenes médi-cas, instrumentación quirúrgica, prótesis,

orientación de antenas y automatización en la orientación de vehículos y robots que requieren soluciones de bajo coste pero sin pérdida de resolución. Para ello se utilizan sistemas inerciales que inte-gran acelerómetros y giroscopios que mi-den según tres ejes ortogonales. Son los denominados sistemas 6DoF por los seis grados de libertad que proporcionan.Para aumentar aún más la exactitud del sistema se pueden integrar conjunta-mente con magnetómetros, como en el DIS16400 de Analog Devices. Sin embar-go, sus costes (> 350 dólares) aún son excesivos para muchas aplicaciones. Cuando se reduzcan, aplicaciones tan curiosas como la supervisión inteligente del movimiento de los palos de golf pue-de ser una realidad en las escuelas de aprendizaje de este deporte. Por ahora son más un deseo que una realidad.Todas estas aplicaciones muestran que el uso de estos sensores en otras muchas áreas dependerá no sólo de la mejora en sus características sino también de la ima-ginación de diseñadores que los introduz-can en ámbitos hasta ahora desconocidos.

“Otra aplicación destacada es el mantenimiento de

maquinaria. En general, las revisiones se programan siguiendo un calendario preventivo basado en un análisis estadístico de

fallos anteriores”

Tecnología

En tecnología, como en otros campos, cuando se habla mucho de un tema, o bien es un hecho que está deviniendo común, o se prevé que lo sea, o se de-sea, pero sin confesarlo. Entonces, los comunicados de prensa de las empre-sas, universidades o centros de investi-gación, las convocatorias de premios pa-ra sectores o aplicaciones específicas, las ferias, conferencias, congresos y to-do cuanto pueda tener algún eco en los medios sirve para convencer, o acabar de convencer, a quienes podrían adoptar o contribuir a que se adopte la tecnolo-gía que se desea promocionar. Además, en el caso de la tecnología electrónica hay una pauta que se viene repitiendo durante decenios: primero se apunta a posibles aplicaciones médicas, a las que cuesta oponerse porque todos somos usuarios potenciales, o quizá a aplica-ciones medioambientales, que también tienen un halo positivo, siempre y cuan-do no choquen con nuestra comodidad y hábitos de consumo, para acabar abor-dando aplicaciones que de entrada po-drían tener no tan buena prensa.La captación de energía del entorno para poder alimentar sensores autónomos es un tema que, en lo que llevamos de 2010, ha sido noticia continua en el mundo de la tecnología electrónica. Las técnicas de captación preferidas dependen de la ubicación del sensor. Para sensores en objetos, la energía óptica (solar o de fuentes de luz artificiales) es la preferi-da, seguida de la energía piezoeléctrica cuando se trate de máquinas o sensores embebidos dentro de objetos. Para sen-sores que deban monitorizar parámetros fisiológicos midiendo en la superficie del cuerpo se han ido perfeccionando los captadores basados en termopilas for-madas por varios termopares conecta-dos en serie, con una unión en contacto con la piel y la otra al aire.

100 MICROVATIOS A PARTIR DE 1 °C DE DIFERENCIAInvestigadores del Instituto de Tecnolo-gía de Massachusetts (MIT) han obtenido hasta 100 µW a partir de diferencias de sólo 1 °C o 2 °C. El Holst Centre ha recibi-do el "European Technology Innovations Award" de 2009 concedido por Frost & Sullivan, para el mercado de captadores de energía que se puedan llevar encima. Empleando telururo de bismuto han con-seguido decenas de microvatios en áreas

de 3 x 4 cm2. Con 14 módulos de este tipo han logrado transmitir un ECG en el in-terior y en el exterior de edificios. El en-capsulado resiste un centrifugado a 1000 rev/min en una lavadora. Aparte del coste y de la posible aceptación por parte de los potenciales usuarios, hay que tener en cuenta que sólo funciona si la piel está más caliente que el aire, hecho que no se puede garantizar en climas cálidos.Una alternativa a la generación termo-eléctrica son los materiales piezoeléctri-cos. Éstos obtienen energía eléctrica a partir de los movimientos y vibraciones del cuerpo, por ejemplo en articulacio-nes, o incluso en interior del cuerpo, debidos al latido cardiaco y a la respira-ción. Un captador de vibraciones fabri-cado también en el Holst Centre con tec-nología MEMS emplea un microvoladizo de nitruro de aluminio con el que han obtenido hasta 85 µW antes de encapsu-larlo, que se reducen a 10 µW al encap-sularlo a presión atmosférica, debido al amortiguamiento producido por las mo-léculas de aire. Esta reducción de la po-tencia y el restringido ancho de banda de las vibraciones a las que responde son dos limitaciones importantes.Zarlink Semiconductor ha recibido el "Emerging Technology Award" de 2009, concedido por la Institución de Ingenie-ría y Tecnología (IET), del Reino Unido, por el proyecto de un microgenerador basado también en MEMS para captar energía del cuerpo humano, financiado por el Departamento de Comercio e In-dustria británico, y que aspira a multipli-car por un factor entre 10 y 100 la poten-cia obtenida por los microgeneradores actuales. El objetivo es alimentar marca-pasos y otros dispositivos implantados, así como nodos sensores de área corpo-ral (BAN, Body Area Networks, o BSN, Body Sensor Networks).Según resultados recientes obtenidos en la Universidad de Princeton, los micro-generadores cerámicos flexibles pueden captar más energía que los resonadores MEMS. Mediante tiras de titanato-cir-conato de plomo (PZT) de unos 10 µm de ancho combinadas con silicona, que además de flexible es biocompatible, se convierte en energía eléctrica hasta un 80 % de la energía mecánica aplicada para flexionar el material. Este método es escalable, porque la potencia obtenida aumenta con las dimensiones. Además, al ser el efecto piezoeléctrico reversi-

ble, si se aplica una tensión eléctrica al material, éste se deforma, lo cual puede abrir las puertas a otras aplicaciones.

GESTIÓN DE LA ENERGÍA CAPTADAOtros esfuerzos para lograr que los sen-sores autónomos sin pilas sean viables se dirigen hacia la gestión de la energía captada y la reducción del consumo en los sensores, procesadores y transcep-tores de RF, para que en total no llegue a unos 100 µW de media. Así, un diseño del MIT basado en un nuevo tipo de rec-tificador entre un captador de energía piezoeléctrico y un condensador de al-macenamiento aumenta la potencia ex-traída en un factor de cuatro respecto a un acondicionador de potencia conven-cional basado en un puente completo de rectificadores y dobladores de tensión.La Universidad de Michigan ha presen-tado un nodo sensor con célula solar, microprocesador y batería que consume una potencia media de menos de 1 nW y sólo mide 2,5x3,5 x1 mm3. El procesador es un ARM Cortex-M3 y la batería es de película fina de litio-ión. El nodo está nor-malmente dormido y sólo se despierta en intervalos de varios minutos para medir y volver a hibernar. Para reducir el consu-mo en el transceptor RF, el Holst Centre ha diseñado un receptor de radio de 2,4 GHz/915 MHz que consume sólo 51 µW y ocupa 0,36 mm2. Puesto en paralelo con un transceptor convencional, puede des-pertarlo sólo cuando haga falta recibir o transmitir señales. Esta misma técnica ha sido aplicada en sensores, donde un sensor de bajo consumo activa a un sen-sor convencional sólo cuando parece ne-cesario que mida (ver Sensórica, Mundo Electrónico, julio-agosto 2009, p. 34-35).

Captación de energía del entorno para sensores autónomos

48

sensórica


Generador piezoeléctrico flexible formado por tiras de PZT embebidas en silicona (Universidad de

Princeton, EE.UU.)

Eventos

Del 23 al 25 de febrero se celebró en Li-merick (Irlanda) el IEEE Sensors Appli-cations Symposium (SAS 2010, www.sensorapps.org), donde se pudieron ver algunas tendencias de los sensores y sus redes.Un campo que sigue en auge es el de los sensores aplicados a los alimentos. Por ejemplo, el Instituto Real de Tecnología (www.kth.se) de Suecia ha desarrollado nodos sensores inalámbricos para el se-guimiento de alimentos frescos, frutas y verduras durante su transporte. Miden la temperatura, la humedad relativa del ai-re, el CO2, el O2, el etileno, la aceleración en tres ejes e incluso la posición global. Este seguimiento es en tiempo real y la información se puede obtener a través de la web.También se presentaron sistemas de control de la salud. Por ejemplo, la Uni-versidad de Liverpool John Moores (ljmu.ac.uk), Reino Unido, presentó un sistema para la monitorización de bebés destina-do a la prevención de la muerte súbita. El sistema utiliza micrófonos miniaturi-zados, inalámbricos y muy sensibles que permiten monitorizar online la frecuencia respiratoria de los bebés cuando duer-men, tanto si están en casa como en la guardería. Las universidades de Limerick (Irlanda) y la de Rostock (www.uni-ros-tock.de), Alemania, han desarrollado un sensor no invasivo para medir la concen-tración de hemoglobina en la sangre hu-

mana. Se basa en un LED y en la medida de los cambios de la absorción de su luz en diferentes longitudes de ondas.Otro tema que es de gran actualidad es la calidad y gestión del agua. Así, la Uni-versidad de la Ciudad de Dublín (www.dcu.ie), Irlanda, ha desarrollado un sen-sor autónomo para medir in situ fosfa-tos en aguas ambientales. Se basa en el método del molibdeno amarillo. El color se detecta mediante LED y fotodiodos. Por su parte, la Universidad de la Colum-bia Británica (www.ubc.ca), Canadá, ha desarrollado un sensor inalámbrico y un sistema de control de irrigación que re-duce el consumo de agua para el riego de césped hasta un 50 % o un 75 %. Los sensores miden la humedad del sue-lo y utilizan un control adaptativo de la demanda de agua. El sistema funciona de forma autónoma sin intervención hu-mana.

Una de las restricciones de este tipo de redes es su consumo de energía, y en este sentido la Universidad de Arkansas (www.uark.edu) EEUU ha desarrollado un protocolo que mejora el procedimien-to habitual de dormir y despertar los nodos mediante un algoritmo que reduce el tiempo máximo desde que se toman los datos hasta que los recibe el gestor de la red.

INTEROPERABILIDAD DE REDES DE SENSORESOtro de los aspectos tratados en el simposio fue la interoperabilidad de las redes de sensores. Habitualmente, las redes comerciales incluyen apli-caciones y protocolos propietarios por lo que es difícil conectar aparatos de marcas diferentes. Por ello, la es-tandarización resulta imprescindible. En este sentido, el estándar IEEE 1451 (ieee1451.nist.gov), cuya aplicación crece gradualmente, elimina esas tra-bas y permite que diferentes sensores puedan comunicarse, en redes cablea-das o inalámbricas, con una funciona-lidad "plug-and-play", además de poder conectar fácilmente la red de sensores a otras redes exteriores, sean de sen-sores o no, como por ejemplo Inter-net. Eugene Y. Song y Kang B. Lee del NIST (National Institute of Standards and Technology, www.nist.gov), que son los promotores del estándar, pre-sentaron un sistema de prueba de la interoperabilidad para redes inalám-bricas WiFi. La Universidad de Houston (www.uh.edu), EEUU, junto con la em-presa Mobitrum (www.mobitrum.com) presentaron dos trabajos en los que demostraron la funcionalidad "plug-and-play" del estándar; en uno de ellos en conjunción con el protocolo SNMP (Simple Network Management Proto-col). El Grupo ISI (isi.upc.es) de la UPC ha desarrollado una red con 6loWPAN y presentó propuestas de mejora del estándar para este protocolo, que per-mite introducir Internet, IPv6, dentro de la red de sensores: es la Internet de los objetos.Una de las tendencias de mejora que ya se vieron en la cita del año pasado y que se han concretado en ésta fue la seguridad en redes de sensores, la Uni-versidad de Limerick (www.ul.ie) pre-sentó una solución de gestión de cla-ves aprovechando la importante can-tidad de memoria no volátil que suelen tener los nodos de estas redes.

Sensors Applications Symposium, SAS 2010

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Además de la representación tradicional de las señales analógicas, los osciloscopios incluyen captura de señales digitales, además de disparo y descodificador de bus serie. Los circuitos integrados personalizados ofrecen funcionamiento acelerado por hardware y son capaces de mostrar en pantalla hasta 100.000 formas de onda por segundo, lo cual ayuda a los ingenieros a capturar numerosos detalles de las señales y eventos intermitentes. Los osciloscopios InfiniiVision Serie 7000B de Agilent ofrecen mejor visibilidad de señales a los diseñadores que emplean señales de control digitales o esquemas de comunicación por bus serie.Los equipos de diseño y prueba que trabajan en aplicaciones tan diversas como informática, comunicaciones, semiconductores, aeroespacial/defensa, automoción y comunicaciones inalámbricas, realizan diseños de hardware cada vez más complejos. Los diseñadores recurren a los osciloscopios como herramienta de base para probar y depurar dichos diseños.

Una de las características más destacada por Agilent es que propone la mayor pantalla del mercado (12,1 pulgadas) en los modelos InfiniiVision serie 7000B. El tamaño de esta pantalla permite mostrar hasta 20 canales a la vez con protocolo serie, lo que permite utilizar estos instrumentos en aplicaciones a las que la medida de la pantalla restringía sus posibilidades.Los modelos InfiniiVision Serie 7000B ofrecen una velocidad de actualización de hasta 100.000 formas de onda

por segundo, eliminando dos errores muy corrientes que pueden causar la pérdida de información vital a los ingenieros: controles que no responden cuando la memoria profunda está activada y arquitecturas tradicionales que no perciben los cambios en las señales que se están probando. Para diseños en los que se efectúan medidas digitales y analógicas, la velocidad de actualización es 5.000 veces más alta que la de cualquier otro osciloscopio. Esta elevada velocidad de actualización permite a los usuarios ver detalles vitales de las señales que otros osciloscopios no muestran por sus largos tiempos muertos.Además de sus numerosas funciones de carácter general, los osciloscopios InfiniiVision Serie 7000B pueden incluir una serie de opciones de software exclusivas para abreviar los ciclos de depurado. Además, los paquetes de software opcionales que comprende todo tipo de funciones que permite mejorar la captura y análisis de medidas.

Agilent mejora su serie 7000 de osciloscopios digitalesAgilent Technologies ha ampliado su oferta de osciloscopios digitales con la incorporación de 14 modelos nuevos a su gama de instrumentos con memoria digital y de señales mixtas InfiniiVision serie 7000. Estos equipos ofrecen anchos de banda comprendidos entre 100 MHz y 1 GHz.

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Dotados de gran pantalla y funciones de búsqueda aceleradas por hardware

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CARACTERISTICAS TÉCNICAS

Ancho de banda: 100 MHz a 1 GHz. Pantalla de 12,1 pulgadas. Dimensiones: 17,9x10,9x6,8 pulgadas. Número de canales: 2/4 (según modelo). Resolución vertical: 8 bit (modo de alta resolución hasta 12 bit). Velocidad de muestreo: 2 GS/s por canal. Profundidad de memoria: hasta 8 Mpuntos. Decodificador serie, listado en ventana y disparo acelerados por hardware para MIL-STD 1553, I2S, I2C, SPI, CAN, LIN, FlexRay, RS-232 y otros UART. Depuración de diseños asistida por núcleo con FPGA de Xilinx o Altera.

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CONEXIÓNConectores multipoloLa gama de conectores multipolo EXPLora de Bulgin se ha evaluado independientemente para cumplir con los estándares ATEX, la gama EXPlora tiene estanco ecológico IP68 para ofrecer protección contra el polvo y la humedad en entornos peligrosos, incluyendo atmósferas explosivas. La gama compacta EXPlora está disponible con 2, 3, 4, 5, 7 y 10 variantes de polo y en cuatro estilos: cable, cable en línea, panel y fijación con pestaña. Las clasificaciones son 18 A, 600 VCA/CC para 2 a 5 polos; 16 A, 430 VCA/CC para 7 polos; y 10 A, 250 VCA/CC para 10 polos. Es posible acomodar conductores de hasta 4 mm².

Fabricante: Bulgin Comercializa: Farnell

MEDIDAPinza detectora de fugasLa pinza HT78 realiza medidas de corrientes de fugas en cables de gran tamaño. Su maxilar con un diámetro interno de 108 mm se anuncia como la pinza autónoma de fugas más grande del mercado. Permite realizar medidas de corriente de fugas tanto en instalaciones monofásicas como trifásicas 4 hilos, así como medidas de consumo hasta 3000 A CA en 4 escalas (3/30/300/3000) y en verdadero valor eficaz. Otras funciones son el filtro paso bajo (150 Hz), la salida analógica CC, retención de lectura y autoapagado. Las dimensiones de la pinza son de 341x194x52 mm, con un peso total de 1,9 kg.

Fabrica y comercializa: HT Instruments

ALIMENTACIÓNCircuito para gestión de bateríasEl modelo ATA6870 es un circuito de gestión de baterías que incluye un equilibrado de celda activo con condensadores o inductores lo que le permite trabajar con celdas de ión de litio de altas prestaciones para soportar tensiones de varios cientos de voltios como las necesarias para el desarrollo de los vehículos eléctricos o los sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI). El circuito monitoriza hasta seis celdas de batería y puede apilarse hasta 16 veces. Incluye asimismo un monitor de 8 bit que permite incrementar la robustez de las comunicaciones, también incluye un convertidor A/D para cada celda de batería que se monitorice lo que permite que el dispositivo pueda medir de forma simultánea la tensión de todas las celdas incluidas en una cadena de baterías y, así, determinar el estado preciso de carga. El mismo circuito integra la fuente de alimentación

Fabricante: Atmel Comercializa: Anatronic

ALIMENTACIÓNConvertidores CC/CC para aplicaciones ferroviariasLa serie CN-A de convertidores CC/CC tiene un amplio margen de entrada de 60 VCC a 160 VCC y está indicada para aplicaciones ferroviarias. Disponibles con tensiones de salida nominal de 5 V a 24 V (ajustables en ±10%) y potencias de hasta 100 W, estas fuentes totalmente reguladas y aisladas se adaptan a aplicaciones estándar para 1/4 brick. Están indicados para material rodante e instalaciones fijas y permiten a los clientes diseñar sistemas económicos y compatibles con EN50155 de forma rápida y, según la propia compañía, sin los riesgos asociados a productos a medida. Los nuevos modelos con placa base refrigerada proporcionan una elevada potencia entre -40 y +100°C.

Fabrica y comercializa: TDK-Lambda

CONEXIÓNConectores modulares con 7 filasLa familia de conectores MicroSpeed de 1,0 mm se ha ampliado para incorporar versiones verticales con 7 filas además de las versiones con 2 filas. Los conectores MicroSpeed ofrecen velocidades de transmisión de datos de hasta 10 Gbps con una impedancia de 100 para la transmisión de señal diferencial y una impedancia de 50 Ω para transmisión con terminación sencilla. Los conectores modulares y apantallados están disponibles con siete filas de 91 o 133 contactos y una altura de apilamiento de 5mm para un par de conector acoplado. Los conectores trabajan en un amplio margen de temperaturas (-55 a +125°C). Los contactos de señal incorporan terminación SMT y hay disponibles dos opciones de terminación para el apantallamiento envolvente, dependiendo de la aplicación; SMT o reflujo por inserción (Through Hole Reflow, THR) para tarjetas reforzadas o protección mecánica añadida para tirones. La coplanariedad de señal SMT tiene una garantía del 100% para menos de 0,10 mm en todos los contactos. El paso longitudinal del conector de señal de 1,0 mm y el paso transversal de 1,5 mm permiten la configuración horizontal o vertical de señales diferenciales o de terminación sencilla para cumplir los requisitos específicos de impedancia.

Fabrica y comercializa: Erni Electronics

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POTENCIAFuente de alimentación para servidoresDiseñada para alimentación de alta densidad como servidores y estaciones de trabajo o sistemas de almacenamiento, o en general de cualquier sistema de con arquitectura de alimentación distribuida de 12 V, la fuente de alimentación D1U4CS-W-2200-12-HA4C se caracteriza por un formato de bajo perfil tipo 1U que le permite almacenar hasta cuatro unidades en un armario estándar de 19 pulgadas con capacidad para proporcionar hasta 8,8 kW de potencia. La densidad de energía es de 24,5 W/m³, logra una eficiencia del 92% para el 50% de la carga y del 88% con un 20% de la carga. Estas fuentes pueden configurarse en formato redundante N+1 y proporcionan información a través de un panel frontal con LED, señales lógicas y con el interface I2C. Es conforme a RoHS y con un margen de temperatura operativo entre 0 y +50ºC, el MTBF es de 400.000 horas y es compatible con CSA 60950-1-03/UL 60950-1.

Fabrica y comercializa: Murata Power Solutions

INSPECCIÓNCámaras térmicas para captura de imágenesEl control de defectos basado en las cámaras térmicas SWIR proporciona una información precisa sobre la estabilidad del proceso y la calidad final del producto, gracias a la capacidad de detectar los bajos niveles de emisión de fotones encontrados en los defectos de las redes de semiconductores. Los defectos en las estructuras de cristal de los semiconductores son expuestos por la baja emisión en el espectro de infrarrojo cercano (SWIR). Esto convierte a las cámaras más modernas y de alta sensibilidad SWIR en las más adecuadas para una rápida y precisa localización de defectos. El modelo Xeva 1.7-320 es una cámara térmica que captura imágenes en el espectro de longitudes de onda entre 0,9 y 2,5 micras, y que combina un detector Ingaes refrigerado termo eléctricamente y la electrónica de control y comunicación en un espacio muy reducido.

Fabricante: Xenics Comercializa: Infaimon

CONVERSIÓNControlador de convertidor A/DEl LT6350 trabaja a una frecuencia de 33 MHz y presenta un bajo nivel de ruido. Se trata de un controlador de convertidor A/D tipo canal de entrada a canal de salida que ajusta 16 bit en sólo 350 ns. Es un dispositivo adecuado para adaptarse a los convertidores de altas prestaciones como los modelos de la familia LTC2393. Incorpora dos amplificadores operacionales y resistencias de marcado para crear una salida diferencial desde una entrada simple de alta impedancia, como resultado se logra una ganancia de factor 2 sin necesidad de resistencias de realimentación externas que, se puede incrementar con el uso de dichas resistencias. Esta familia permite lograr una relación señal ruido superior a 110 dB sobre un ancho de banda de 1 MHz. Con una alimentación de 5 V, la salida puede barrer entre 0,055 V y 4,945 V. Trabaja a partir de alimentaciones entre 2,7 y 12 V, consume una corriente de 4,8 mA e incorpora un modo de desconexión que permite reducir el consumo durante periodos de inactividad. Se ha ajustado a márgenes de temperatura comercial, industrial y ampliado, y se suministra en un encapsulado MSOP de 8 patillas y DFN con una huella de 3x3 mm.

Fabrica y comercializa: Linear Technology

PROCESOControladores de señal digitalesLa familia dsPIC33F ‘GS’ ahora ampliada se dirige a aplicaciones como cocinas de inducción, SAI, inversores solares y de onda senoidal pura, cargadores inteligentes de baterías, corrección del factor de potencia, iluminación de descarga de alta intensidad (HID), fluorescente, LED y convertidores CA/CC y CC/CC. Además, estos DSC se pueden configurar para diversas topologías, lo que otorga a los diseñadores libertad de optimización para aplicaciones de productos específicos. Los ocho DSC ofrecen hasta 18 canales de PWM con una resolución de 1 ns, permitiendo así contar con un gran número de lazos de control digital independientes. Los ocho nuevos DSC para alimentación digital de la serie dsPIC33F ‘GS’ permiten lazos de control digital con 12 a 18 PWM de alta velocidad con una resolución de 1 ns, y uno o dos convertidores A/D integrados de 10 bit, proporcionando 2 a 4 millones de muestras por segundo para control de baja latencia y alta resolución. Incorporan entre 64 y 100 patillas y de 32 a 64 KB de memoria flash.

Fabricante: Microchip Technology Comercializan: Acal Technology, Avnet Silica, Farnell In One, Future, Sagitrón

MEDIDAFrecuencímetro de mano hasta 3 GHzEl frecuencímetro de mano PFM3000 puede medir frecuencias de 3 Hz a 3 GHz. La última versión tiene un visualizador de 8 1/2 dígitos frente a los 8 de la versión anterior. El equipo proporciona 8 dígitos de resolución por segundo en medida de tiempo y puede resolver frecuencias de 0,001 mHz (0,000001 Hz). Tiene dos márgenes de medida: el margen A cubre desde menos de 3 Hz hasta 125 MHz por una alta impedancia de entrada, mientras que el rango B cubre desde 70 MHz hasta 3000 MHz con una entrada de 50 Ω. La sensibilidad típica es mejor que 15 mV en todo el margen, hasta 25 mV a 2,5 GHz y 50 mV a 3 GHz. El PFM3000 se suministra en una robusta caja ABS co medidas de 81x173x30 mm y un peso menor de 200 g. Tiene un gran visualizador de alto contraste con caracteres de 11,5 mm.

Fabricante: TTi Comercializa: Setup Electrónica

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MICROSMicrocontrolador con núcleo ARMEl modelo TMPM380FY es el primer dispositivo de una serie de dispositivos basados en el núcleo ARM Cortex-M3 de 5 V que reducen el número de componentes y simplifican el desarrollo de diseños embebidos destinados tanto a aplicaciones industriales como a la industria de los electrodomésticos. Este micro está dotado de una memoria flash de 256 KB junto con una memoria RAM de 16 KB. Incluye un temporizador de aplicación general de tres canales que proporciona una función que combina un control PWM de tres fases con un disparo de convertidor A/D y un circuito de protección. El temporizador puede utilizarse para dar una señal externa que permite controlar IGBT. Entre las distintas funcionalidades adicionales se incluyen la protección de tensión, convertidor de 18 canales y 12 bit, circuito de entrada de dos canales o reloj en tiempo real. Todo ello en un dispositivo encapsulado en formato QFP o LQFP de 100 patillas que trabaja a tensiones de 4,5 V y 5,5 V con una frecuencia máxima de 40 MHz.

Fabrica y comercializa: Toshiba Electronics

CONVERSIÓNConvertidores D/A de hasta 16 bitLa familia de ocho canales DAC87x8 está constituida por convertidores D/A y se encuentra disponible con resoluciones de 12, 14 y 16 bit junto con interfaces SPI o paralelo. Tiene un consumo de energía típico de 14,8 mW/canal que puede caer hasta menos de 170 µW/canal en modo de desconexión. Incorpora una ganancia interna programable con factores 4x o 6x que proporciona una salida de tensiones bipolar de ±16 V o unipolar de 0 a 33 V en todos los canales. De esta forma no requiere la utilización de un amplificador externo lo que permite reducir el espacio necesario en placa alrededor de un 24% con respecto a otros componentes similares. Estos dispositivos son adecuados para dispositivos de automatización tipo PLC o equipos automatizados (ATE), así como en aplicaciones de control de movimiento y control de máquinas. Ofrece un tiempo de configuración de 10 µs mientras mantiene una precisión de no linealidad integral máxima (INL) de ±4 LSB. Utiliza una calibración integrada que controla toda la cadena de señal, así como un termopar de error cero que incrementa la precisión y repetitividad del sistema.

Fabrica y comercializa: Texas Instruments

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productos y servicios


ALIMENTACIÓNCircuito para baterías inteligentesEl modelo bq3060 es un circuito que permite convertir cualquier tipo de batería en una homónima inteligente para realizar medidas de capacidad, tensión, corriente, temperatura y otros parámetros críticos en todo tipo de baterías basadas en tecnología de ión de litio. Además, este circuito robusto proporciona seguridad adicional a la batería, incluyendo funcionalidad de autentificación y protección frente a cortocircuitos y descargas. El dispositivo se integra en un circuito con 24 patillas encapsulado en formato TSSOP con unas dimensiones de 7,8x6,4 mm lo que supone un recorte de un 50% con respecto a otras soluciones similares. También destaca el soporte a interface SMBus 1.1 de alta velocidad que trabaja a 400 kHz y se suministra opcionalmente.

Fabrica y comercializa: Texas Instruments

ACTIVOSAmplificadores operacionales de precisiónCon su elevado rechazo EMI para permitir su uso en entornos eléctricamente ruidosos, tolerancia ESD y operación sobre un margen amplio de temperatura de trabajo de -40 a +125°C, los amplificadores operacionales también se pueden emplear en diferentes tipos de equipamiento industrial. Las tres familias de amplificadores operacionales ofrecen un buen número de opciones de rendimiento en configuraciones sencilla, doble y cuádruple. Los valores de la corriente activa de tan sólo 11 µA para TSV61x, 29 µA para el TSV62x y 60 µA para el TSV63x, contribuyen decisivamente a reducir el consumo de energía, mientras que un margen de tensión de alimentación de 1,5 V a 5,5 V ayuda a simplificar el diseño y aumentar la vida de la batería en productos portátiles. Los modelos TSV62x y TSV63x poseen una ganancia de ancho de banda de 420 y 880 kHz, respectivamente, y se encuentran disponibles en versiones con y sin apagado. Todos los amplificadores disponen de entradas y salidas de carril a carril para maximizar el margen dinámico y se presentan en una amplia variedad de encapsulados: SC70-5 y SOT23-8 con patilla para anular apagado, y SC70-6, SOT23-6 y MS010 para las versiones con apagado.

Fabrica y comercializa: STMicreoelectronics

ALIMENTACIÓNRegulador síncrono dobleEl regulador LTC3633 es un modelo de alta eficiencia de tipo reductor con doble salida síncrona de 4 MHz que incorpora una única frecuencia constante controlada por tiempo y arquitectura en modo corriente. Suministra una corriente de salida de hasta 3 A por canal con tensiones a partir de 0,6 V en un encapsulado QFN de 4x5 mm y a partir de una tensión de entrada de 3,6 V y 15 V, por lo que son adecuados para aplicaciones de baterías de ión de litio, así como para sistemas de bus intermedio de 5 V y 12 V. Su frecuencia de conmutación interna se encuentra entre 800 kHz y 4 MHz y permite un ajuste fino mediante condensadores e inductores de bajo coste. La eficiencia del dispositivo alcanza el 96% y también se caracteriza porque los dos canales trabajar a 180º fuera de fase. Los dispositivos se garantiza para un margen de temperaturas entre -40 y +125ºC.

Fabrica y comercializa: Linear Technology

POTENCIAConvertidores CC/CC aisladosLa serie ULS se compone de convertidores CC/CC aislados que proporcionan una potencia de hasta 66 W de salida con un aislamiento completo de 2250 VCC a partir de un encapsulado tipo brick de tamaño 1/16. El margen de entrada de tensión se extiende entre 36 VCC y 75 VCC (48 VCC nominal) que proporciona una elevada flexibilidad en el diseño y proporcionando tensiones de salida de 3,3; 5 y 12 VCC con una eficiencia que alcanza el 89%. Se ha concebido para montaje sobre placas de circuito impreso con unas dimensiones de 22,9x33,0x10,16 mm, mientras que su rango de temperaturas de trabajo se encuentra entre -40 y +85ºC. Además, es un convertidor capaz de mantenerse estable sin carga sin la utilización de ningún tipo de componente externo.

Fabrica y comercializa: Murata Power Solutions

OPTOELECTRÓNICALED cerámicos para altas temperaturasLa serie DLCC está compuesta por LED con encapsulado cerámico destinado a aplicaciones donde primen las altas temperaturas, como defensa, aeroespacial y aviónica. Se suministran en encapsulados completamente herméticos para montaje superficial y con una huella totalmente compatible con los dispositivos existentes de tipo MELF. La temperatura de unión del diodo se ha visto reducida, lo que permite prolongar su vida operativa.

Fabrica y comercializa: SemLab

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MEDIDAComprobador de radiocomunicaciones preparado para EDGEEl CMW500 es un comprobador de radiocomunicaciones que puede efectuar medidas MIMO 2x2 para HSPA+. Además es capaz de comprobar varios procedimientos definidos para EDGE Evolution, en particular los que incluyen la reducción del período de latencia y el análisis de las dos portadoras de descarga (DLDC). También permite medidas iniciales que analizan el trasvase de enlaces de datos entre LTE FDD y WCDMA o LTE FDD y CDMA2000 1xEV-DO. Además, en la área de certificación la empresa ha validado los primeros ensayos para GCF LTE empleando un nuevo entorno de desarrollo que utiliza TTCN3. Estos ensayos estandarizados han permitido la certificación de los dispositivos de LTE, por lo que el CMW500 se anuncia como primera y única plataforma apta para esta aplicación. Es apto para LTE FDD/TDD, Mobile WiMAX, TD-SCDMA, CDMA2000 (1xRTT y 1xEV-DO), WCDMA/HSPA, HSPA+, GSM, GPRS, EDGE, EDGE Evolution, GPS, Bluetooth, WLAN (a/b/g/n), DVB-T, T-DMB, MediaFLO, CMMB y FM estéreo.

Fabrica y comercializa: Rohde Schwarz España

CONVERSIÓNReguladores reductores síncronosLos modelos ADP1870 y ADP1871 son reguladores reductores síncronos que proporcionan una respuesta a transitorios mejorada gracias a la utilización de un sistema de control en modo corriente constante en el tiempo. Los dispositivos se han ajustado para funcionar como canal intermedio o como generador de punto de carga en aplicaciones de consumo, industriales y de instrumentación, entre otras. Se encuentra disponible en tres opciones de frecuencia: 300, 600 y 1000 kHz. Adicionalmente, el modelo ADP1871 ofrece un modo de ahorro de energía capaz de mantener la regulación de salida mientras mejora la eficiencia del sistema con cargas reducidas. Ambos reguladores tienen un periodo de arranque suave fijo para limitar la entrada de corriente durante el arranque y para proporcionar protección frente a corrientes inversas. El ADP1871 incluye una referencia de tensión de 0,6 V con una precisión de 1,0% para mejorar su eficiencia.

Fabrica y comercializa: Analog Devices

ALIMENTACIÓNRegulador elevador síncronoEl regulador elevador síncrono MCP1640 se caracteriza por una tensión de trabajo a partir de tan sólo 0,35 V, una corriente en reposo a partir de tan sólo 19 µA y una corriente de apagado inferior a 1 µA. Con sus dobles transistores FET integrados y corrientes de salida de hasta 350 mA, el regulador MCP1640 de 500 kHz permite aplicaciones compactas y con una mayor duración de la batería en el mercado de la electrónica de consumo, entre otros. La tensión de trabajo del regulador MCP1640, a partir de sólo 0,35 V, junto con la tensión de arranque de 0,65 V, permite su uso incluso con una única célula de batería alcalina, NiMH o NiCd totalmente descargada. Una opción PWM/PFM posibilita las bajas corrientes en reposo y de apagado del dispositivo y proporciona una eficiencia de hasta el 96%, permitiendo así mayores tiempos de funcionamiento de la batería. Los dos transistores FET integrados en el regulador reducen el número de componentes, lo que da como resultado diseños de menor tamaño. Se suministra en encapsulados SOT-23 de 6 patillas y DFN de 2x3 mm.

Fabrica y comercializa: Microchip Technology

PROTECCIÓNVaristores multicapaLa familia de varistores multicapa TransGuard se ha ampliado para incluir dispositivos que soportan 85 VCC en formato 1210. Con la referencia VC121085S151, esta solución integrada proporciona protección frente a transitorios de tensión y una elevada atenuación de EMI/RFI. Soportan picos de corriente de hasta 250 A que utilicen enlaces con el bus de 48 V.

Fabrica y comercializa: AVX

COMUNICACIONESAntena para 7 bandas de comunicacionesEste fabricante ha desarrollado lo que es la primera antena destinada a aplicaciones LTE que puede ajustarse a siete bandas de frecuencia: LTE 700, 850, 900, 1800, 1900, 2100 y 2600 MHz. Realizado dentro de un pequeño formato, se destina a dispositivos portátiles como teléfonos móviles, enrutadores inalámbricos y módems inalámbricos. Se ha diseñado para responder a las nuevas necesidades en comunicaciones en redes con funcionalidad MIMO al mismo tiempo que siguen manteniendo la compatibilidad con las reces WCDMA, CDMA y GSM. Con unas dimensiones de 50,2x18,0x6,9 mm que incluye volumen para altavoces y otros accesorios en el mismo marco de la antena. Se ha fabricado utilizando una tecnología LDS (Laser Direct Structuring) que permite una sintonización fina de la antena durante la producción. Una forma en 3D mejora las prestaciones RF y permite reducir su tamaño. La antena se ha configurado para funcionar como 2x2 MIMO con dos puertos en todas las frecuencias operativas.

Fabrica y comercializa: Pulse

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CeBIT anuncia cambios para el año próximoa edición 2010 de CeBIT se ha saldado con la participaron de 4.157 empresas de 68 países y el aumento del número de visitan-tes hasta los 334.000 al recinto ferial de Hannover, uno de cada cinco procedentes del extranjero. España, como país asociado de este año, aportó más de un centenar de empresas a la oferta expositora.Estos buenos resultados no han sido óbice para que Hannover Messe se plantee y, de hecho, anuncie importantes cambios con-ceptuales. Así, se proponen cuatro plataformas orientadas hacia el usuario: 'CeBIT pro' para los usuarios profesionales del sector de las TIC; 'CeBIT gov', dedicada a la Administración y las entida-des públicas; 'CeBIT lab' como punto de encuentro de organis-mos internacionales de investigación y universidades, y 'CeBIT life' como plataforma del consumi dor afi cionado a la tecnología punta. CeBIT 2011 tendrá lugar entre los días 1 y 5 de marzo.A la espera de concretar este nuevo concepto, el volumen de ne-gocio contratado en el transcurso de CeBIT 2010 ha superado hasta en un 30% al del año anterior, según cifras proporcionadas por las propias empresas a la organización del evento. Según los datos comunicados, se han iniciado inversiones por un valor de más de 10.000 ME, cifra que se interpreta como una sólida recu-peración del sector.

TENDENCIASCeBIT 2010 mostró las claves del presente y el futuro cercano en segmentos como Internet móvil, gracias a toda una serie de apli-caciones y servicios. Los smartphones o teléfonos móviles avan-zados están ganando un gran protagonismo como plataforma de acceso y para 2013 se prevé un volumen de descargas de 21.600 millones de aplicaciones, según un estudio de Gartner.Las herramientas para almacenar datos en la red de modo segu-ro (computación en nube), accesibles desde cualquier sitio me-diante los propios smartphones, ordenadores de red (netbooks) y portátiles. Aumenta asimismo la oferta de sistemas inteligentes de gestión de contenidos, compatibles con todos los canales de comunicación, que pasan los contenidos automáticamente al ter-minal.La visualización tri dimensional tuvo su lugar dentro de la sección Next Level 3D, que mostró el hardware y el software que actual-mente se puede adquirir para ver cine en casa y para los usuarios profesionales. En el Future Parc de CeBIT 2010 se presentó la tecnología XML3D, que amplía el formato de Internet con presta-ciones 3D y gracias a la cual se pueden integrar ahora ya los ele-mentos corres pondientes en cualquier página web.La telemedicina también tuvo su entorno propio en CeBIT (Tele-Health), así como la Electrónica en el automóvil en el ámbito Des-tination ITS (Intelligent Transport Systems). El foro CeBIT in Mo-tion informó acerca de los más recientes desarrollos del control de tráfi co inteligente.www.cebit.de

NÚREMBERG (4-6 MAYO)PCIM EUROPEMás de 250 expositores y 6.000 visitantes profesionales acudirán a la ciudad bávara para conocer los últimos desarrollos en el ámbito de la Electrónica de Potencia. El completo programa de conferencias trata cuestiones como el almacenamiento de energía, la iluminación de alta tensión y el desarrollo rápido de prototipos de sistemas electrónicos de potencia.www.pcim.de

MILÁN (4-7 MAYO)BIASUna vez más el salón milanés dedicado a la automatización industrial, los componentes electrónicos y las soluciones TI para la industria se celebra dentro de la Technology Exhibitions Week en coincidencia con Fluidtrans Compomac (hidráulica, transmisión de potencia y movimiento, equipamiento de control y diseño industrial) y Mechanical Power Transmission & Motion Control (sistemas de control de movimiento, técnicas de accionamiento y transmisión de potencia mecánica).www.fi eremostre.it

NÚREMBERG (8-10 JUNIO)SMT/HYBRID/PACKAGINGEn esta ocasión esta feria profesional dedicada a la Integración de Sistemas en Microelectrónica comparte fechas y sede con la Summer Conference organizada por el EIPC (European Institute of Printed Circuit Boards) y el JISSO European Council Meeting. Se espera a unos 500 expositores y la asistencia de 23.000 visitantes, un 20% de ellos venidos de fuera de Alemania.www.smt-exhibition.comwww.epic.org

BERLÍN (22-24 JUNIO)CWIEMELos devanados y los materiales magnéticos, en aplicaciones como motores y transformadores eléctricos, constituyen el punto de interés de este evento, que cuenta con otras dos ediciones en EE.UU. e India. La capital alemana acogerá a cerca de 600 empresas participantes, cuyo número ha ido en rápido aumento a lo largo de los últimos años. Por lo que respecta a la asistencia, en 2009 acudieron a Berlín casi 3.700 visitantes profesionales, muchos de ellos extranjeros.www.coilwindingexpo.com

BREVES

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Mundo Electrónico | MAR 10

CWIEME ...............................................15Fadisel ...................................................4Ifema ....................................................60Import Cable ........................................31MSC Iberia ...........................................14National Instruments ............................2National Semiconductor .......................7Premo ..................................................17RC Microelectrónica ...........................59Rohde & Schwarz .......................... 10-11Rohm Semiconductor ...........................9Rutronik ...............................................13

En mayo Mundo Electrónico publica la segunda parte del artículo sobre diseño de la cadena de señal, que se centrará en las interfaces directas como técnica para minimizar el número de componentes utilizados.

Próximo número - 418Índice de anunciantesMundo Electrónico - Abril 417

Acal Technology ........................ 52Actel ............................................. 8Aerofl ex ........................................ 9Agilent Technologies ................. 50Analog Devices .......................... 55Anatronic .................................... 51Apple .......................................... 46Atmel .......................................... 51Avnet Silica ................................ 52AVX ........................................... 55Baolab ........................................ 11Bulgin ......................................... 51Cree .............................................. 8EBV Elektronik .......................... 18Erni Electronics .......................... 51Farnell .............................. 16,51,52Freescale Semiconductor ........... 46Fujitsu ........................................ 12Future Electronics ...................... 52

HT Instruments .......................... 51Infaimon ..................................... 52Intersil ........................................ 10LeCroy ......................................... 9Linear Technology ........... 13,52,54Maxim ........................................ 15Microchip Technology ..... 13,52,55Murata ................................... 52,54National Semiconductor ............. 14Nintendo ..................................... 46Premo ......................................... 22Pulse ........................................... 55Rohde & Schwarz ................... 8,55Rohm Semiconductor ................. 12Rutronik ..................................... 32Saft ............................................. 18Sagitrón ...................................... 52Salicru ........................................ 18Semikron .................................... 20

SemLab ...................................... 54Setup Electrónica ....................... 52STMicroelectronics .................... 54Tabula ........................................... 8Texas Instruments .............. 6,53,54Toshiba .................................. 12,53TTi .............................................. 52Xenics ........................................ 52Yokogawa ................................... 15

Índice de Empresas citadas

índices y avances

TendenciasDiseño básico de la cadena de señal (y II)Ramón PallàsUPC

Telefonía IP corporativa basada en virtualización de software libreAntonio Sierra y Esteban EgeaUP de Cartagena

Evaluación simplifi cada de convertidores A/D con ADC ProRichard OedTexas Instruments

DossierComponentes Pasivos, Electromecánicos y Conectores

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Documents

MundoElectronico-417