XiuaElectronics: Compuestos termoplásticos y termoestables usados en la fabricación de cables para baja tensión.

Cableado de control- Breismam Rueda

Compuestos termoplásticos y termoestables usados en la fabricación de cables para baja tensión.

Buenos días estimados lectores. En el día de hoy vamos a ver un un tema muy importante, que en la actualidad la mayoría de personas encaminadas en las ciencias eléctricas y electrónicas desconocen y se trata de los materiales utilizados para los distintos tipos de cables usados en la fabricación de celdas y/o proyectos que involucren baja tensión.

Los cables con aislamientos termoestables han venido desplazando los tradicionales cables aislados con compuestos termoplásticos como el PVC (Policloruro de Vinilo) o el PE (Polietileno), especialmente en las instalaciones eléctricas de uso industrial. La principal razón de este cambio se debe a que los materiales termoplásticos sufren deformación en presencia de altas temperaturas producidas especialmente por sobrecargas de corriente en el conductor. Por el contrario, los cables con aislamientos termoestables, han sido tratados bajo un proceso de reticulación o vulcanización con el que el material no se funde ni se deforma al incrementar la temperatura.

En la industria eléctrica y electrónica por lo general no usado muy frecuentemente en esta última se desarrollan proyectos en los cuales involucran conductores de distintos tipos, con diferentes características; estos conductores son usualmente cables, por ellos viaja un diferencial de potencial que posteriormente energizará un dispositivo electrónico, electromecánico y/o eléctrico. A través de estos cables pasaran tensiones de diferentes magnitudes, y a su vez tendrá que soportar una disipación térmica producida por la colisión de electrones que viajan por este. Por tal motivo la industria algunos conductores (cables) con un tipo de aislamiento especial, que variará según sean los requerimientos de diseño del circuito a implementar. Vamos a ver algunos de estos y cuales son sus diferencias (Tabla 1).

Tabla 1: Cables típicos usados en baja tensión. Imagen de Centelsa Colombia.

Lo anterior, ha generado el uso masivo de los cables que usen un aislamiento termoestable como el XLPE (Cross linked Polyethylene – Polietileno de enlace cruzado o Polietileno Reticulado) y el EPR (Ethylene propylene rubber – Caucho de Etileno Propileno) que son exigidos en la mayoría de proyectos industriales.

El XLPE (Polietileno Reticulado) es un material con propiedades físicas, mecánicas y eléctricas superiores a las del PVC, especialmente por su dureza, su elevada resistencia a la rotura, a la intemperie, al calor y a su vez a las bajas temperaturas; además de tener un mejor comportamiento eléctrico (mayor resistencia de aislamiento y rigidez dieléctrica). El XLPE se empezó a usar a mediados de los años 60 para aislamientos de cables de baja tensión extendiendo su uso rápidamente a cables de media, alta y extra alta tensión. El EPR (Caucho de Etileno Propileno) posee características muy similares en cuanto a capacidad de carga y temperaturas de operación del XLPE, sin embargo el EPR es un material más flexible y posee un mejor comportamiento frente a la humedad. En aplicaciones de media tensión (cables desde 5kV hasta 46kV) los aislamientos en EPR son exigidos por la industria cuando existe mucha presencia de humedad, debido a que se considera un compuesto naturalmente resistente a los efectos negativos producidos por ésta. En la siguiente tabla (Tabla 2), veremos las características esenciales de los compuestos termoestables y en que escenarios son utilizados frecuentemente.

Aislamientos eléctricos para cables

Los cables eléctricos son aislados generalmente con materiales plásticos,que es la forma común como se denominan a los polímeros de origen sintético; es decir los que se obtienen a partir del petróleo, gas natural o carbón. Además de los polímeros de alto peso molecular, un plástico contiene sustancias (aditivos) para adecuar sus propiedades eléctricas, físicas y mecánicas con el fin de facilitar su transformación de acuerdo a su uso o aplicación.

Entre los diferentes materiales plásticos usados para cables eléctricos y de telecomunicaciones tenemos:

• Policloruro de vinilo (PVC) – Rango de temperaturas de 60, 75, 90, 105 y hasta 125°C. 

• Polietileno (PE) – Estos pueden ser de baja, media y alta densidad. 

• Polietileno reticulado (XLPE) • Cauchos (Elastómeros) 

• Nylon – usado como protección mecánica y aislamiento de cables para baja tensión y algunas acometidas telefónicas. 

Los polímeros pueden ser termoplásticos o termofijos. Los polímeros termoplásticos bajo condiciones de temperatura experimentan un cambio “físico” de sus propiedades, cambian de su fase sólida a líquida por efecto de calor y este cambio es reversible. Los polímeros termoestables una vez reticulados, experimentan un cambio químico permanente. Este cambio genera un producto diferente de sus componentes originales, la reacción es permanente e irreversible.

Plásticos y su desglose con respecto a sus características térmicas y elásticas.

Sin embargo, el desarrollo de nuevas aplicaciones para los cables, ha sido el principal impulsor de nuevos compuestos aislantes con propiedades particulares para cada uso:

Compuestos aislantes actualmente usados en la industria eléctrica

Cable tipo SIS

Para algunos desarrollos especiales que requieren por lo general en las subestaciones eléctricas también se usa el cable tipo SIS. Se usa en circuitos de baja tensión, en operación e interconexión de dispositivos de protección que requieran alta performance de servicio. Cableado de tableros, paneles de control industrial y distribución. 

Características:

• Temperatura máxima: 90ºC de servicio en ambientes secos y húmedos.
• Tensión nominal: 600 Volt CA.
• Norma de construcción: UL 44.
• Norma de fuego: UL 1581 VW-1.
• Norma de conductores: ASTM B8.
• Código NEC: Art. 310.
• Descripción TIPO A Conductor:.
• Cobre electrolítico recocido estañado en formación clase C o D.
• Aislación: XLPE y HFFR (polietileno reticulado libre de halógenos y no propagante de la llama).
• Identificación: Color a elección: negro, rojo, marrón, azul, gris, blanco, verde, entre otros.

Escrito por: Breismam Alfonso Rueda Díaz

Fuentes: 

• http://www.centelsa.com.co
• https://www.marlew.com.ar/productos/cable_sis

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XiuaElectronics: Inteligencia artificial aplicada a microcontroladores Parte #01

Inteligencia artificial aplicada a microcontroladores Parte #01

Buenos días estimados lectores. 

En el día de hoy veremos un tema de mucha importancia actualmente ya que nos proveerá el conocimiento necesario sobra las tecnologías emergentes como lo son la IA o inteligencia artificial y su implementación actual. Comencemos.

En la actualidad han aparecido diferentes tecnologías que han optimizado los procesos y la tareas de la cotidianidad, como lo son las tareas que requieren cierto grado de supervisión y toma de decisiones con base en señales proveniente de ellas. Un ejemplo claro de esto seria el buzón de voz de nuestros celulares. La tarea sería llamar; las posibles señales serían por ejemplo en caso en el que el usuario contestara, otra señal sería el caso de que no conteste y la otra señal sería el caso en el que el celular este apagado. cada una de estas señales requieren cierto tipo de respuesta, y para eso las tecnología nos ha provisto de procesadores los cuales cumplen la función de efectuar una decisión previamente programada. Por ejemplo cuando el usuario no contesta, el procesador esta programado para que nos redireccione al buzón de voz de nuestro servicio de telefonía. Ojo con esto último, no estamos hablando del procesador de nuestros celulares, sino de los servidores que nuestro proveedor de servicios utiliza para sistematizar las comunicaciones.

Acá es donde empezamos a ver lo complejo del asunto, ya que anteriormente dijimos que las decisiones son previamente programadas, pero ¿qué pasaría si hubieran nuevos parámetros desconocidos por el prestador de servicios y el programador de acciones del procesador?. En el caso hipotético donde necesitáramos de una nueva acción no programada, el procesador no sabría como actuar y por tal motivo nos arrojaría respuestas aleatorias o tal vez se quedaría dormido. Para solucionar este inconveniente se aplican técnicas como lo son el machine learning  o aprendizaje automático para la toma de decisiones con base en distintas señales y sin necesidad de efectuar una programación de respuestas sistemáticas. En este punto lo que hace el programa es utilizar distintas variables para poder ejecutar una respuesta con base en un ejemplo previamente programado. para entender mejor como funciona el learning machine vamos a utilizar un ejemplo de  un equipo biomédico para la predicción de tumores.

Figura 1: Predicción de tumores malignos con respecto al tamaño

Resulta que la implementación del aprendizaje automático para la predicción de tumores tiene como punto de referencia ejemplos de la vida real, y de esta forma se vuelve un método probabilístico muy confiable. vamos a desglosar mejor este asunto. 

En la figura 1 podemos observar una gráfica que nos muestra un eje horizontal que representa el tamaño de un tumor y el eje vertical nos representa si efectivamente el tumor el benigno o maligno. Los cuadros azules nos representan los casos en los que el tumor fue benigno, y los hexágonos nos van a representar los casos en los que el tumor fue maligno. Según la gráfico podemos ver que entre el tumor fue más grande hubo más casos en los que fue maligno, pero en cambio para los casos que el tumor fue benigno, era de menor tamaño. Los casos anteriormente mostrados los podemos tomar como ejemplo para crear un programa que obtenga el tamaño de un tumor y con base en este podamos saber que probabilidades tiene de que sea un tumor benigno o maligno. Imaginemosnos el escenario donde a través de una resonancia magnética un equipo biomédico nos mida le tamaño de un tumor y con base en ejemplos de la vida real se pueda predecir si es o no maligno. Pues bien, funcionaría de la forma en la que lo describimos anteriormente en la gráfica, y es aquí donde empieza a jugar el aprendizaje automático, ya que un tumor es probablemente maligno no lo por su tamaño sino que también por la edad del paciente, y otras características que posea el portador del tumor; en estos casos lo que se utiliza es una gran base de datos en una nube para tomar miles de ejemplos de diagnósticos positivos y negativos y así decidir si es o no maligno.

Pero cuando no tenemos grande cantidades de datos solo podemos tener en cuenta cierta cantidad de ejemplos. Recordemos que una nube es simplemente un servidor conectado a la red de Internet, así que en los casos que no haya Internet necesitaremos otras maneras, o simplemente estaremos limitados. Pero bueno dijimos que esto solo es aplicado a los servidores, que funcionan con microprocesadores, pero, ¿no podemos implementarlo en microcontroladores?. La respuesta de la anterior pregunta reside en cual es la diferencia de un procesador y un microcontrolador.

¿Qué son los microprocesadores?

Son los encargados de ejecutar los programas, desde el sistema operativo hasta las aplicaciones de usuario; sólo ejecuta instrucciones programadas en lenguaje de bajo nivel, realizando operaciones aritméticas y lógicas simples, tales como sumar, restar, multiplicar, dividir, las lógicas binarias y accesos a memoria.

Puede contener una o más unidades centrales de procesamiento (CPU) constituidas, esencialmente, por registros, una unidad de control, una unidad aritmético lógica (ALU) y una unidad de cálculo en coma flotante (conocida antiguamente como «coprocesador matemático»).

¿Qué son los microcontroladores?

Un microcontrolador (abreviado μC, UC o MCU) es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su memoria. Está compuesto de varios bloques funcionales, los cuales cumplen una tarea específica. Un microcontrolador incluye en su interior las tres principales unidades funcionales de una computadora: unidad central de procesamiento, memoria y periféricos de entrada/salida.

Según lo anterior dentro de un microcontrolador hay un microprocesador, y es aquí donde entramos a la pregunta clave de este tema, ¿podemos utilizar el aprendizaje automático con los microcontroladores ya que poseen un microprocesador en su interior?; esto lo veremos en la siguiente entrada amigos.

Esperemos en la próxima entrada la continuación de este tema tan interesante y de suma importancia.

Aquí podrás ver la Parte #02.

Escrito por: Breismam Alfonso Rueda Díaz

Fuente:

• https://www.cancer.net/cancer-types/31366/view-all
• https://jaimetorresy.blogspot.com/p/unidad-central-de-proceso-ucp-cpu.html
• https://tallerelectronica.com/2014/11/30/microcontroladores/

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XiuaElectronics: Nueva APP para Android-ElectronicaLibreXC v1.0 Apk

ElectronicaLibreXC v1.0 Apk

Nueva APP para Android: XiuaElectronics v1.0 Apk

Buenos días estimados lectores.

En el día de hoy les traigo la nueva App de nuestro blog, para los que quieran disfrutar de todo el contenido de este desde sus celulares sin necesidad de usar un navegador web. Veremos en esta entrada como es el proceso de instalación para ayudar a aquellos que no están familiarizados con el uso de códigos QR ni la instalación de aplicaciones de orígenes desconocidos. Empecemos.

Icono de App ElectronicaLibreXC v1.0

Anteriormente había hecho una encuesta en mi página en facebook acerca de que si debería hacer una aplicación para Android para poder visualizar el contenido de mi blog desde una App, y mayoritariamente se dijo que si; por tal razón la he creado. En su versión 1.0 lo único que hice fue hacer que se visualizara este blog en una App optimizada para dispositivos móviles, las características para esta versión son:

Interfaz de App ElectronicaLibreXC v1.0

• Soporta versiones de Android desde 4.1 en adelante. Probada en un Huawei Y530 (Jelly bean) y un Sony Xperia XA2 (Oreo).
• Optimización mediante tecnologías propias de blogger.
• Peso: 1.4 Mb aproximado
• En algunos dispositivos les genera advertencias por los links de mi página, pero eso normal.
• Se refresca o actualiza mediante una pulsación en el nombre de la página que esta en la parte superior, (ElectrónicaLibreXC: [Robótica y Automatización Industrial]).
• NO hay publicidad invasiva.

El icono y la interfaz de usuario son como se muestran en la dos imágenes.

Si en dado caso les genera algún tipo de error pueden enviarme un correo por mis diferentes redes sociales. OJO, no respondo al facebook personal, solo al de la página.

Buena ya que esta es la primera versión no le metí muchas cosas. La idea es dejarlo con un menú desplegable y diferentes tecnología para aplicaciones basadas en bluetooth, NFC, giroscopios etc; pero esto vendrá en posteriores versiones. Esta versión como dije antes es para ver que fallos presenta, así que no olviden enviarme sus comentarios. Cuando tenga una versión más estable y con una buena cantidad de suscriptores, la subiré a Google Play. Vamos a ver la forma correcta de descarga e instalación de nuestra Apk.

El siguiente procedimiento es apto para todas las versiones, solo cambiará el código QR que estaré publicando en diferentes entradas con sus características y soporte.

Descarga e instalación de App ElectronicaLibreXC v1.0 Apk

Lo primero que deberemos hacer es dirigirnos a la parte superior de esta entrada y con la aplicación QR Droid o equivalente que hará uso la cámara de nuestro celular, enfocaremos el código que nos quede centrado el QR hasta que nos redirija al link de descarga. Una vez hecho esto automáticamente se descargará. A continuación veremos unos pantallazos del proceso hasta la descarga automática:

Figura 1

Figura 2

 Figura 3

1. En la figura 1 se observa como con el lector de códigos QR escaneamos el QR de nuestra aplicación.
2. En la figura 2 vemos como automáticamente nos re dirige a la descarga de la aplicación.
3. El la figura 3 vemos como se descarga completamente la aplicación en nuestro dispositivo móvil.

Ya teniendo la aplicación descargada lo que haremos es instalarla. Buscamos el directorio de descargas y procedemos a darle clic o pulsar encima de esta. Posteriormente a esto nos pedirá que permitamos la instalación de aplicaciones de orígenes desconocidos y luego de darle los permisos quedará instalada.

Figura 4

Figura 5

Figura 6

Figura 7

Figura 8

Figura 9

Figura 10

• En la figura 4 vemos la aplicación descargada.
• En la figura 5 vemos una vez en darle clic o pulsar encima nos sale una advertencia de permisos de orígenes desconocidos.
• En la figura 6 nos redirige a activar la instalación de Apps desde orígenes desconocidos
• En la figura 7 nos muestra como queda después de activar los permisos necesarios para la instalación de Apps desde orígenes desconocidos.
• En la figura 8 nos muestra la barra de progreso una vez que le hemos dado los permisos necesarios y que volvemos a darle clic a la aplicación que descargamos.
• En la figura 9 vemos que una vez finalizo la instalación si en dado caso tenemos un antivirus activado nos mostrará una advertencia sobre la aplicación. Simplemente le damos en ignorar.
• En la figura 10 vemos como queda después de ignorar la advertencia.

Esto sería todo lo necesario para tener nuestra App de nuestro blog en sus celulares. Es compatible con la gran mayoría de dispositivos, es muy ligero y fluido para navegar.

Si en dado caso no les sirve la cámara, entonces les dejo el link de descarga para que no tengan problemas

Link de descarga: ElectronicaLibreXC v1.0 Apk

Escrito por: Breismam Alfonso Rueda Díaz

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XiuaElectronics: ¿Cuál es la diferencia entre STM32FX Discovery y STM32FX Núcleo ?

¿Cuál es la diferencia entre STM32FX Discovery y STM32FX Núcleo?

Buenos días estimados lectores. 

En el día de hoy vamos a hablar acerca de dos placas de desarrollo muy interesantes del mundo de 32 bits, se trata de las STM32 Núcleo y Discovery, pertenecientes a la empresa Stmicroelectronics; empresa de semiconductores especializada en el desarrollo de componentes electrónicos desde diodos hasta microcontroladores. Esta empresa lleva mucho tiempo incursionando en el mundo de los microcontroladores, teniendo como fuerte los microcontroladores de 32 bits, los famosos STM32F.  En América latina no eran muy conocidos por el atraso tecnológico que se ve en esta región, afortunadamente hay personas que como yo y muchos más, tratan de buscar estas tecnologías y hacer masiva la difusión de estas para que los hablantes hispanos y en general todo latinoamerica pueda aprovechar el uso de estas herramientas.

Stmicroelectronics nos trae a disposición como mencione anteriormente, dos tarjetas de desarrollo, las STM32F Discovery y las STM32 Núcleo, esta última es de desarrollo más reciente. Pero bueno, si hay dos tarjetas de desarrollo de microcontroladores de 32 bits de la misma empresa, ¿cuál elegir?, ¿cuál es la diferencia entre ellas?. Resulta que las STM32 Discovery son tarjetas de desarrollo que salieron al mercado en el 2010, a comparación de las STM32 Núcleo que salieron 4 años más tarde.

STM32F3 Discovery

Tarjetas de desarrollo STM32 Discovery

Las Discovery son tarjetas las cuales van enfocadas para un ambiente más de laboratorio, es decir, el uso de estas tarjetas de desarrollo van enfocadas más a los profesionales que desean evaluar distintos desarrollos con base en los microcontroladores STM32Fxxx. Estas tarjetas de desarrollo en general están enfocadas a probar distintas tecnologías como lo son los acelerometros, giroscopios y sensores MEMS, etcétera, aprovechando que su hardware esta diseñado y pensado para dar soporte exclusivo a estas tecnologías.Los kits de desarrollo STM32 Discovery son una solución económica y completa para la evaluación de las capacidades sobresalientes de los MCU STM32. Llevan la infraestructura necesaria para la demostración de las características específicas del dispositivo, una biblioteca HAL y ejemplos completos de software que permiten aprovechar al máximo las características y los valores agregados del dispositivo, que funcionan a la perfección con una amplia gama de entornos de desarrollo que incluyen IAR EWARM, Keil MDK-ARM, mbed y IDE basados en GCC / LLVM.
Los conectores de extensión dan acceso a la mayoría de las Entradas/Salidas del dispositivo y hacen posible la conexión de hardware adicional.
Con el depurador / programador integrado, los kits Discovery STM32 son ideales para la creación de prototipos.

STM32F3 Núcleo

Tarjetas de desarrollo STM32 Núcleo

Las STM32 Núcleo son tarjetas de desarrollo las cuales fueron pensadas para rápidos desarrollos el cual no involucre tecnologías complejas, es decir, se puede hacer casi que lo mismo que con las Discovery, pero la diferencia es que las Núcleo no posee un hardware dedicado a distintas tecnologías, entonces como resultado nos da el tener que desarrollar todo el hardware por nosotros mismos en dado caso que se requiera.
Las Núcleo fueron pensadas más que todo para los estudiantes, makers y personas que no son allegadas a la electrónica y en general para los que no tienen un conocimiento básico de los microcontroladores que nos provee Stmicroelectronics.
Las placas STM32 Núcleo altamente asequibles permiten a cualquiera probar nuevas ideas y crear prototipos rápidamente con cualquier MCU STM32.
Al compartir los mismos conectores, las placas Núcleo STM32 se pueden ampliar fácilmente con una gran cantidad de complementos de hardware de aplicaciones especializadas (Núcleo-64 incluye conectores morfo de Arduino Uno rev3 y ST, Núcleo-32 incluye conectores Arduino Nano).
Las placas STM32 Núcleo integran un depurador / programador ST-Link, por lo que no hay necesidad de una sonda separada.
Con las placas STM32 Núcleo se proporciona una biblioteca HAL de software STM32 junto con varios ejemplos de software, que funcionan a la perfección con una amplia gama de entornos de desarrollo que incluyen IAR EWARM, Keil MDK-ARM, mbed y IDE basados en GCC / LLVM.

Bien, ya como vimos algunas de las características generales de estas dos placas  de desarrollo, vamos a utilizar la serie F303 de STM32 y buscar sus equivalentes en las Núcleo y en las Discovery para poder así hacer una comparación más profunda en cuando hardware.

Como podemos observar en el cuadro de características generales de cada tarjeta de desarrollo, las tarjetas tienen unas diferencias considerables. La primera es la memoria RAM; como les había comentado anteriormente las Núcleo son más recientes que las Discovery, por tal razón el microcontrolador de las Núcleo incluye nuevas características y en este caso una de esas es el aumento de memoria flash y RAM casi que al doble. También la Núcleo posee una nueva variante de la RAM entre otras características. Para el número de pines que incluye cada tarjeta en este caso por el diseño y el propósito la Discovery tiene mayor número de pines los cuales son configurables dependiendo del proyecto, aunque unos son dedicados exclusivamente a los sensores, pero estos se pueden manipular con un conocimiento ya intermedio con respecto al tema. Como son de la misma serie, ambas placas poseen las mismas características en cuanto a oscilador. Ambas poseen un programador ST-LINK V2 interno, pero varia en que algunas versiones de las placas son más recientes y por ende cambiará el tipo de conector en las Discovery. También  debemos tener en cuenta que como las núcleo son recientes por decirlo de alguna manera, el programado soportará la depuración, almacenamiento interno y puerto COM virtual en todas sus versiones. Para el caso de las Discovery solo para los modelos más recientes.

En la parte de sensores, vemos que las Núcleo no tienen ninguno, pero en cambio la Discovery STM32F303VC posee Giroscopio de 3 ejes de salida digital que se puede visualizar mediante los leds que posee esta; sensor de movimiento, sensor de aceleración lineal 3D y un sensor magnético digital 3D. Como les había comentado antes, esta es la gran diferencia de estas placas de desarrollo. La Discovery es simplemente un recurso especializado en ciertas tecnologías que solo es amigable para el que sabe, --Sorry arduineros, ja, ja, ja!-- . En cuanto a los leds, la Núcleo posee un solo led para aplicaciones con Shields de Arduino; en cambio la Discovery posee 10 leds. Un led de comunicación USB, uno para alimentación, y ocho leds los cuales podemos utilizar a nuestro antojo. Estos ocho leds vienen diseñados de tal forma que quedan ubicados en una circunferencia blanca, donde se nos indica el norte, sur, este y oeste. Lo anterior es con el fin de aprovecharlos y poder visualizar la salida del giroscopio, aunque también se pueden utilizar para lo que queramos. Las Núcleo y Discovery poseen 2 pulsadores, uno para resetear la placa y el otro para gusto del usuario. En cuanto a shields, la Núcleo se pensó para el publico en gneral, para el que quiera aprender y para el maker y demás, por tal razón es compatible con algunos escudos de Arduino y los propios del Stmicroelectronics. En la Discovery hay shields de empresas especializadas como MikroBus o de terceros que se ven prometedores, --aún no las e podido probar--. En cuanto a IDEs soportadas, casi que las mismas, con excepción de las Núcleo que soportan la plataforma en nube Mbed, diseñada especialmente para flexibilidad y facilidad a la hora de programar, --un lenguaje como el de Arduino pero más bonito y en la nube--. por último pero no menos importante, Las Discovery poseen un puerto USB dedicado para aplicaciones del usuario, en comparación con las Núcleo que no poseen.

En cuanto al precio, la Núcleo presentada en esta entrada esta según pagina oficial a $10.32 USD y la Discovery a $15.75 USD.

Conclusiones

Las Núcleos son tarjetas de desarrollo interesantes aunque con muy poco hardware dedicado, por tal razón se vuelven genéricas en un proyecto y más para uno de producción-venta. Lo anterior no es un impedimento para poder agregarle el hardware necesario para aplicaciones especificas, pero si se alarga el tiempo de desarrollo en estos escenarios, aunque las shields ayuden y amortigüen el golpe en cuestión.  Para el caso de las Discovery, simplemente son geniales, poseen todo lo necesario para embarcarse en infinidad de proyectos, pero el asunto acá es que son para personas con conocimientos intermedios y avanzados del tema. Las Discovery posee menos memoria en este caso, cosa que se puede suplir programandolas en bajo nivel, no tipo ASM sino más bien una variante de C ligera que trabaja con los registros, algo como las "low layer library- LL" que nos proporciona Stmicroelectronics. Mbed consume más memoria por tal razón las Núcleo poseen más.

Esta entrada no se trata de ver cual es mejor que cual, sino ver sus diferencias y cual es mejor opción para los distintos tipos de personas que las usarán. SI tiene cosas que agregar u opiniones y demás, en la parte de abajo puedes dejarlo en un comentario.

Escrito por: Breismam Alfonso Rueda Díaz

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XiuaElectronics: Elementos capacitivos en sensores de desplazamiento

Buenos días.

El el día de hoy vamos a hablar de los elementos capacitivos y sus distintas propiedades como transductores para crear sensores y transductores para distintos fines. Veremos toda la teoría necesaria sobre este tema y así poder aprovechar al máximo este tipo de elementos.

Elementos capacitivos en sensores de desplazamiento

Un condensador eléctrico o también conocido como capacitor es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico.​ Está formado por un par de superficies conductoras, generalmente en forma de láminas o placas, en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra) separadas por un material dieléctrico o por la permitividad eléctrica del vacío. Las placas, sometidas a una diferencia de potencial, adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra, siendo nula la variación de carga total.

La capacitancia C de un capacitor o condensador de placas paralelas está dada por la expresión:

Figura 1: Formas en las que se puede adoptar el elemento sensor

Los sensores que provienen de un funcionamiento base capacitivo o simplemente sensores capacitivos son utilizados para monitorear desplazamientos lineales, estos pueden tener formas como las mostradas en la figura 1. En a) una de las placas se mueve debido al desplazamiento. con la consecuente separación de las placas; en b) el desplazamiento modifica el área de sobreposición; en c) el desplazamiento modifica la porción de dieléctrico que se encuentra entre placas.
En un desplazamiento que modifica la distancia que separa las placas, (figura 1-a), si la separación d aumenta por un desplazamiento x la capacitancia se modifica a:
Es decir, la relación entre el cambio en la capacitancia ΔC y el desplazamiento x es no lineal; esta no linealidad se puede eliminar utilizando lo que se conoce como sensor de desplazamiento asimétrico, (Figura 2).

Figura 2: Sensor asimétrico

Como vemso en la figura 2, este sensor cuenta con 3 placas: en la parte superior fomra un capacitor C1 y en la parte inferior forma un capacitor C2. Como resultado del desplazamiento, la placa central que está  en medio de las placas restantes se mueve. El movimiento de esta placa origina un aumento de la distancia que separa al capacitor de arriba y una disminución de la separación respecto del capacitor de abajo. Es decir, (Figura 3):

Figura 3

Si C1 es uno de los brazos de un puente de corriente alterna y C2 es el otro, el voltaje de desequilibrio es proporcional a x.

Estoss sennsores en general son tuilizados para monitorear desplazamientos desde unos cuantos hasta cientos de milimetros. la no linealidad y la histeriesis son casi igual a más o menos 0.01% del rango.

Una forma de sensor de proximidad capacitivo consta de un muestreador que sólo tiene una placa del capacitor y la otra placa viene a ser el objeto, el cual tiene que ser metálico y estar aterrizado, (figura 4). Conforme el objeto see aproxima, la separación entre las placas tambén se modifica, la cual resulta significativa y detectable cuando el objeto está cerca del muestreador.

Figura 4: Sensor de proximidad capacitivo

Escrito por: Breismam Alfonso Rueda Díaz

Fuentes: 

• Mecatronica,Sistemas de control electrónico en ingeniería mecánica y eléctrica., W. Bolton. Segunda edición. Alfaomega.
• Federico Beigbeder Atienza (1997). Diccionario politécnico de las lenguas española e inglesa (2º edición). España: Ediciones Díaz de Santos. p. 307. ISBN 9788479782993. 
• Routledge (1997). Spanish Technical Dictionary/Diccionario Técnico Inglés. Gran Bretaña: Routledge. p. 104. ISBN 9780415112734. . 
• Montaje de componentes y periféricos microinformáticos. IFCT0108, en Google libros

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XiuaElectronics: Elemento con deformímetro en sensores de desplazamiento

Buenas noches estimados lectores. 

En el día de hoy vamos a continuar con la teoría de los sensores; en este caso hablaremos acerca del sensor de deformación o el deformímetro. Empecemos. 

Figura 1:  Deformímetro a) de alambre,
b) de hoja de papel metálico, c) semiconductor 

Elemento con deformímetro en sensores de desplazamiento

Un deformímetro de resistencia eléctrica es un alambre metálico, (figura 1-a), una cinta de papel metálico, (figura 1-b), o una tira de material semiconductor en forma de oblea que se adhiere a la superficie como si fuera un sobre de correo o una tarjeta postal, (figura 1-c).

Este tipo de elemento cambia su resistencia cuando se somete a algún esfuerzo. Este cambio es proporcional a la fuerza ejercida en la deformación sobre el. El cambio en la resistencia esta dado por :

La constante de proporcionalidad G se conoce como factor de calibración. Dado que el esfuerzo al que el elemento se ve sometido es la razón de cambio de longitud/longitud original, entonces el cambio en la resistencia de un deformímetro es una medición del cambio en la longitud del elemento al que está unido dicho deformímetro.

El factor de calibración de los deformímetros de alambre metálico o de cinta de papel metálico de los metales más usados es de casi 2.0. Los factores de calibración de los deformímetros de semiconductor de silicio tipo P y N son de alrededor de +100 o más para el silicio tipo P y de -100 para el tipo N. Por lo general el fabricante del deformímetro proporciona el factor de calibración que hace a una muestra de deformímetros de un lote. Para hacer la calibración de los deformímetros en necesario someter a esfuerzos cuyo valor se conoce de antemano y se mide el cambio en la resistencia. Un problema en todos estos elementos de sensado de deformación es que su resistencia no sólo cambia con el esfuerzo sino que también con la temperatura. Por tal motivo es necesario utilizar métodos que eliminen el efecto adverso que tiene la temperatura en los deformímetros. Profundizaremos estos métodos en tip de diseño electrónico, en mi blog. Los deformímetros de semiconductor tienen mayor sensibilidad a la temperatura que los deformímetros metálicos.

Para ejemplificar el asunto consideremos que tenemos un deformímetro de resistencia eléctrica con resistencia de 100 ohmnios y el factor de calibración de 2.0. ¿cuál es el cambio de la resistencia del deformímetro cuando se somete a un esfuerzo de 0.0001? El cambio fraccionario de la resistencia es igual al factor de  calibración multiplicado por el esfuerzo, es decir:

Figura 2: Elementos con deformímetro.

Cambio en la resistencia = 2.0 x 0.001 x 100 = 0.2 ohmnios


Un tipo de sensores de desplazamiento utiliza deformímetros unidos a elementos flexibles en forma se viga voladiza, anillos o U, (Figura 2). Cuando el elemento flexible se dobla o se deforma debido a las fuerzas que se le aplican en un punto de contacto que se desplaza, los deformímetros de resistencia eléctrica  montados en el elemento se someten a un esfuerzo y producen un cambio en la resistencia, el cual es posible monitorear. Este cambio es una medida del desplazamiento o deformación del elemento flexible. Estos elementos se utilizan por lo general en desplazamientos lineales del orden de 1 mm a 30 mm y su error por la no linealidad es de más o menos 1% de su rango total.

Escrito por: Breismam Alfonso Rueda Díaz

Fuentes: 

• Mecatronica,Sistemas de control electrónico en ingeniería mecánica y eléctrica., W. Bolton. Segunda edición. Alfaomega.

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XiuaElectronics: Sensor potenciométrico

Buenos días estimados lectores.

En el día de hoy vamos a ver todo lo relacionado con los sensores potenciométricos. Esta entrada corresponde a todo el tema de sensores y transductores que se ha venido trabajando en el blog; además que se complementará al final con algo de práctica para ver la aplicación teórica del tema. No siendo más continuemos.

Figura 1: sensor potenciométrico.

Sensor potenciométrico

Un potenciómetro es un elemento resistivo que tiene un contacto deslizante que puede desplazarse a lo largo de dicho elemento. Éste se puede utilizar tanto en desplazamientos lineales como rotacionales como es muy comúnmente conocido; dicho desplazamiento se convierte en una diferencia de poténcial. El potenciómetro rotacional está formado por una pista o canal circular con devanado de alambre o por una capa de plástico conductor; sobre la pista rota un contacto deslizante giratorio (figura 1), y esta puede ser solo una figura helicoidal o una circunferencia. Con un voltaje de entrada constante que por lo general se sitúan en los pines extremos para el caso del potenciómetro angular y un pin medio como salida. La salida de este potenciómetro depende netamente de la relación de resistencias internas que posee este como se puede apreciar en la figura 2.

Figura 2: Representación interna de resistencias en un potenciómetro

Para entender mejor la relación  que hay entre la resistencia interna que posee el potenciómetro, lo que debemos tener en cuenta es que la resistencia que hay entre las terminales 2 y 3 será una fracción del voltaje de entrada en los terminales 1 y 3; y el voltaje de salida por estas terminales o pines, que serán a su vez una fracción del voltaje de entrada, la fracción dependen fundamentalmente de la relación Vo/Vs= (R23)/(R13). Si la resistencia de la pista por unidades de longitud (por ángulo unitario) es constante, entonces la salida es proporcional al ángulo del cual gira el deslizador. En este caso un desplazamiento angular se puede convertir en una diferencia de potencial.

Figura 3: Potenciómetro giratorio

En  una pista de devanado de alambre, al pasar da una vuelta a la otra, la parte deslizante cambia la salida de voltaje en pasos, cada uno de los cuales corresponde al avance de una vuelta. Si el potenciómetro tiene N vueltas, la resolución expresada en porcentaje es de 100/N. Por lo tant, la resolución de una pista de alambre está limitada por el diámetro del alambre utilizado y su valor suele variar entre 1.5mm en pistas con devanado burdo, y hasta 0.5mm para pistas con devanado fino. Los errores generados pro la no linealidad, cosa que ya hablamos en entradas anteriores varían más o menos entre el 0.1% hasta casi el 1%. La resistencia de la pista varía entre 20 ohmnios a 200 KiloOhmnios. El plástico conductor idealmente tiene una resolución infinita, y los errores por la no linealidad de la pista son del orden de 0.05%, y los valores de resistencia entre 500 ohmnios y 80 kiloOhmnios. El coeficiente por temperatura de la resistencia del plástico conductor es mayor que el del alambre. por lo que los cambios de temperatura tienen mayor influencia en la exactitud. Un efecto que debe tomarse en cuenta en el potenciómetro, es el de la carga que se conecta en la salida, RL. La diferencia de potencial a través de la carga que la llamaremos VL, que esta a su vez se conectará entre R1 y R2 y GND es directamente proporcional a V0, es decir, al voltaje de salida; esto solo si la resistencia de carga es infinita. Para cargas finitas, el efecto de la carga es transformar una relación lineal entre voltaje de salida y ángulo en una relación no lineal. La resistencia RL que representará la resistencia de carga estará en paralelo con la fracción x de la resistencia Rp del potenciómetro. Esta resistencia combinada vale R1xRp/(R1 + xRp). La resistencia total a través de la fuente de voltaje es igual a: 

Resistencia total del potenciómetro.

La mejor representación de lo anteriormente dicho es un circuito divisor de voltaje, como se puede apreciar en la figura 3.

Como el circuito característico es un divisor de voltaje, entonces el voltaje en la carga es la fracción de la resistencia a través de la carga entre la resistencia total a través de la cual se conecta el voltaje aplicado:

Si la carga tiene resistencia infinita, entonces Vl= xVs, por lo tanto, el error causado por la carga con resistencia finita es:

Para ilustrar lo anterior, consideremos que el error por no linealidad de un potenciómetro con resistencia de 500 ohmnios, cuando el elemento deslizante avanza a la mitad de su recorrido máximo, por lo que la carga tiene una resistencia de 10kiloOhmnios. El voltaje de alimentación es 4V. Mediante la ecuación deducida es:

Como porcentaje de la lectura a rango total, es de 0.625%.

Escrito por: Breismam Alfonso Rueda Díaz

Fuentes: 

• Mecatronica,Sistemas de control electrónico en ingeniería mecánica y eléctrica., W. Bolton. Segunda edición. Alfaomega.

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