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Noviembre de 2011

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Palabras curiosas (5): «inusitado»

2011-11-30

Continuamos con nuestra serie de artículos dedicados a palabras raras, llamativas o divertidas. El artículo de hoy es muy autorreferente: la palabra de hoy es «inusitado», que quiere decir 'inusual', 'desacostumbrado'.

En el uso contemporáneo del español, «inusitado» es un adjetivo cuya aparición es un fenómeno, ¡vaya!, inusitado. Lo que es también inusitado es que, a diferencia de otras palabras cuya cualidad autorreferente es metalingüística e imperturbable (verbigracia: «llana», «polisílaba», «esdrújula»), la autorreferencia presente en «inusitado» es meramente coyuntural y puede cambiar con las modas sin afectar a la estructura del lenguaje. Esta virtud la tiene en común con varios de sus antónimos, tales como «común» y «habitual» que, apréciese la comicidad, son de uso quizá menos frecuente que «raro», sinónimo de «inusitado» cuya presencia en el lenguaje cotidiano es de los más habitual.


Categorías: Lingüística

Permalink: http://sgcg.es/articulos/2011/11/30/palabras-curiosas-5-inusitado/

Medidor de tensión para pilas AA y AAA

2011-11-28

Medidor de tensión de pilas vacío.

Fabriqué un aparato para medir la tensión eléctrica en una pila de tipo AA o AAA. Marca la tensión en voltios con dos cifras. El aparato está preparado para dar una incertidumbre de 1 dV.

El principio de funcionamiento es muy sencillo:

  1. El aparato mide la tensión de un diodo Zener que sirve como referencia estable y unidad de medida. La tensión del diodo Zener se mantiene dentro de los límites que marca la incertidumbre de diseño de 1 dV en unas condiciones ambientales en las que un operador humano puede estar cómodo.
  2. Después, mide la tensión en los terminales de los portapilas de prueba.
  3. Calcula la tensión calibrada de la pila sin más que escalarla con la de referencia.
  4. Después, escribe el valor medido en dos dígitos luminosos. El valor está indicado en voltios.

Medida de la tensión de una pila.
Medida de la tensión de una pila. El aparato marca 1,2 V.

La lógica y el sistema de medida residen en un microcontrolador PIC12F675. Como este microcontrolador tiene muy pocas salidas (¡es más divertido cuando es difícil!), la solución adoptada consiste en pasar bit a bit los dos dígitos con codificación BCD a un registro de desplazamiento dual 4015. Una vez están escritos los dígitos, se deja que pasen a sendos codificadores 4511 de BCD a siete segmentos; estos codificadores tienen una memoria que se mantiene bloqueada al pasar los números al registro de desplazamiento con el fin de que los dígitos estén fijos y no se conviertan en un borrón ilegible.

La construcción no es muy fiable. Usé cables demasiado gruesos. Parece que se forma un circuito de inductores y condensadores con los cables y los puntos de soldadura que es lo bastante significativo como para falsear las medidas de tensiones bajas. Para garantizar medir cero con la pila retirada, hubo que poner una resistencia muy baja, de 100 Ω, entre los terminales de prueba positivos y la tierra.

Reverso del aparato medidor de tensión.
Reverso del aparato. Es una maraña de cables.

Materiales

El aparato está fabricado con los siguientes componentes:

Esquema

Esquema del circuito.

Aquí está el esquema del circuito en diferentes formatos. Lo dejé anotado en inglés.

El programa informático gschem es parte del proyecto gEDA, software libre para el diseño de circuitos electrónicos.

Programa

El programa opera cíclicamente. Hace lo siguiente:

  1. Lee la tensión de referencia del diodo Zener.
  2. Lee la tensión de los portapilas de prueba.
  3. Obtiene la tensión calibrada: multiplica la medida de los portapilas por la tensión de calibración del diodo Zener y la divide por la medida del diodo Zener. El algoritmo de división utilizado es muy lento, pero no hacía falta algo mejor.
  4. Convierte la medida calibrada a dos dígitos BCD, uno para las unidades de voltio y otro para las décimas de voltio.
  5. Bloquea la memoria de los codificadores 4511 para que las cifras no bailen.
  6. Escribe bit a bit los dos dígitos BCD en el registro 4015.
  7. Desbloquea la memoria de los codificadores para que éstos lean el dato del registro 4015 y después deja la memoria bloqueada de nuevo.
  8. Vuelve a empezar.

El programa, que no es muy elegante, es software libre publicado bajo la licencia GPL versión 3 (o posterior). Está escrito en lenguaje ensamblador para PIC. Está aquí:
battery-meter-1.asm.

Para compilarlo con GPASM, el ensamblador libre del proyecto GPUTILS, hay que escribir la siguiente orden:
gpasm battery-meter-1.asm

Una vez compilado el programa, hay que escribirlo en el microcontrolador. Es posible hacerlo directamente en la placa mediante las patillas acodadas ICSP. La patilla superior es la VPP; con un programador como el PICkit 2, hay que hacer que coincida con la flecha que indica esta posición. Si se usa el PICkit 2, es posible utilizar el programa PK2CMD, que es software libre:
pk2cmd -PPIC12F675 -F$PWD/battery-meter-1.hex -M
O, quizá, si los datos de dispositivos están en /usr/share/pk2,
pk2cmd -PPIC12F675 -B/usr/share/pk2 -F$PWD/battery-meter-1.hex -M


Categorías: Electricidad, Informática, DIY

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«Bianual» y «bienal» no son sinónimos

2011-11-22

Es un error frecuente usar la palabra «bianual» para referirse a eventos que se celebran con una frecuencia de una vez cada dos años. La palabra correcta es «bienal». He aquí la diferencia:

Bianual:
Que ocurre dos veces cada año.
Bienal:
Que ocurre una vez cada dos años.

Así que el prefijo «bi-» ('dos') se refiere a la frecuencia en «bianual» (una frecuencia de dos al año), mientras que se refiere al periodo en «bienal» (un periodo de dos años).

Encuentro un ejemplo de este error en la página de La Noche en Blanco Madrileña: al parecer, el evento pasa a celebrarse una vez cada bienio, pero aparece escrito lo siguiente:

La noche en blanco madrileña pasa a celebrarse bianualmente. Próxima edición: septiembre de 2012.

La primera oración da a entender que la celebración es un par de veces al año, mientras que la segunda, que indica que la fecha de la siguiente edición ocurrirá dentro de mucho tiempo, da a entender que la celebración es bienal, no bianual. En efecto, es bienal.

Lo mismo puede aplicarse a otras parejas de palabras, tales como «bimestral» y «bimensual». Este truco puede servir para aprender la diferencia: la palabra con la raíz «de sonido más antiguo o raro» («mestre», «enio») tiene el prefijo referido a la frecuencia, mientras que la palabra con la raíz «de sonido más moderno o común» («mes», «año») tiene el prefijo referido al periodo. Veamos:

Bimensual:
Con una frecuencia de dos al mes.
Bimestral:
Con un periodo de dos meses.
Trianual:
Con una frecuencia de tres al año.
Trienal:
Con un periodo de tres años.

Categorías: Lingüística

Permalink: http://sgcg.es/articulos/2011/11/22/bianual-y-bienal-no-son-sinonimos/

La polémica del agua y la deshidratación en la Unión Europea

2011-11-21

Este fin de semana se levantó un gran revuelo alrededor de cierta afirmación de la EFSA (European Food Safety Authority) que venía a decir, según los críticos, que el agua no previene la deshidratación. Parece que va en contra del sentido común y sin duda es material de primera para la prensa amarilla. ¿Qué pasó realmente? Esto: Scientific Opinion on the substantiation of a health claim related to water and reduced risk of development of dehydration and of concomitant decrease of performance pursuant to Article 14 of Regulation (EC) No 1924/2006 (EFSA Journal 2011;9(2):1982). En pocas palabras, alguien ajeno a la EFSA cuestionó la adecuación al reglamento (EC) número 1924/2006 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 20 de diciembre de 2006, relativo a las declaraciones nutricionales y de propiedades saludables en los alimentos de la siguiente afirmación (aplicable a la población general):

El consumo regular de cantidades significativas de agua puede reducir el riesgo del desarrollo de la deshidratación y la concomitante reducción en el rendimiento.

La clave está en que se busca afirmar la reducción del riesgo de desarrollo de una enfermedad (en este caso, la deshidratación). El reglamento (EC) número 1924/2006 establece que, para afirmar que el consumo de un alimento reduce el riesgo de desarrollo de una enfermedad, este consumo ha de reducir de forma significativa algún factor de riesgo para el desarrollo de tal enfermedad. Quienes propusieron la afirmación identificaron los factores de riesgo como la pérdida de agua en los tejidos o un reducido contenido de agua en los tejidos. Pero estos supuestos factores de riesgo son en realidad la propia enfermedad que se dice prevenir. Así que se afirma prevenir una enfermedad mediante el siguiente mecanismo: prevenir la enfermedad. Sí: el mecanismo es el efecto. Lo que se presentó no se adecúa a los requisitos del reglamento y es ésta la conclusión del artículo. En ningún momento dijo la Unión Europea que el agua es mala. Nothing to see here, que dirían los angloparlantes.

El artículo fue publicado en febrero de 2011 y no fue hasta hace unos días que algún periodista amarillo decidió desempolvar esta irrelevancia para encender un poco los ánimos de quienes no se molestan en investigar las fuentes. Todo está muy bien explicado en esta columna de The Guardian.


Categorías: Actualidad, Salud

Permalink: http://sgcg.es/articulos/2011/11/21/la-polemica-del-agua-y-la-deshidratacion-en-la-union-europea/

20 del 11 de 2011

2011-11-20

Hoy es 20 de noviembre de 2011, lo que, escrito en el formato de «día, mes, año», queda así: 20-11-2011. Atención, pues, a los relojes a las 20:11.

Quienes gustan de escribir las fechas en el más civilizado formato de «año, mes, día» (que es, por cierto, el formato prescrito por varios estándares internacionales tales como el ISO 8601 y resulta especialmente útil al coincidir el orden alfabético con el cronológico) pueden disfrutar no de la repetición, pero sí del número capicúa 2011-11-20.


Categorías: Fechas

Permalink: http://sgcg.es/articulos/2011/11/20/20-del-11-de-2011/

Sobre la naturaleza vírica supuestamente característica del copyleft

2011-11-16

El copyleft es un curioso instrumento legal que permite la libre distribución de toda clase de obras bajo términos que garantizas las libertades de usuarios y creadores e impide la imposición de restricciones adicionales. Por su naturaleza, entra en colisión con el modelo de negocio de no pocos monopolistas (tales como vendedores de software privativo que sustrae del público unas cuantas libertades) quienes, a menudo, lanzan argumentos sobre la naturaleza vírica de las licencias de copyleft. Atención a la elección de las palabras, pues va cargada de veneno: naturaleza vírica… ¡pero si el público asocia automáticamente los virus con la transmisión de toda clase de enfermedades infecciosas!

¿Qué quiere decir esto de la naturaleza vírica? Quiere decir que el uso de una obra distribuida bajo copyleft para producir una obra derivada obliga a que esta obra derivada esté también distribuida bajo copyleft. Algo infeccioso, sí, pero, ¿se trata de una característica única del copyleft? La respuesta es un no rotundo. Los términos de uso y distribución privativos (o propietarios o monopolistas, como quiera uno llamarlos), que se aplican por defecto (sin necesidad de registro, sin necesidad de hacer declaraciones, sin necesidad de escribir una licencia) en buena parte del mundo, impiden el uso de las obras distribuidas bajo dichos términos con el fin de crear obras libres, sean éstas distribuidas bajo copyleft o bajo licencias libres no tan fuertes. De esta manera, si una obra se encuentra bajo los términos de un monopolio privativo, cualquier obra derivada de ésta ha de estarlo también. Por lo tanto, las obras privativas (propietarias, en monopolio) tienen el mismo carácter vírico que las distribuidas bajo copyleft.

Vemos que los defensores de los monopolios privativos o propietarios, al usar el argumento del carácter vírico, están criticando la misma estrategia que ellos emplean. Hay, no obstante, muchas obras libres que no se distribuyen bajo copyleft, sino bajo licencias menos rígidas que permiten la imposición de restricciones adicionales por parte de terceros. Mientras que las licencias GPL y CC-BY-SA son ejemplos típicos de licencias de tipo copyleft, las de «tipo BSD» (como la de FreeBSD) y CC-BY son ejemplos característicos de licencias libres pero sin copyleft (también conocidas, a veces de forma imprecisa, como «permisivas»). Muchos argumentas que estas licencias dan más libertades, lo que es cierto y de virtud dudosa para unos y cierta para otros (dan la libertad de modificar de alguna manera y negarles las libertades a los usuarios del producto modificado). Ahora bien, es evidente que estas licencias carecen del famoso carácter vírico y, por lo tanto, los defensores de ellas a la vez que críticos del copyleft tienen perfecta autoridad moral para esgrimir el famoso argumento.


Categorías: Miscelánea

Permalink: http://sgcg.es/articulos/2011/11/16/sobre-la-naturaleza-virica-supuestamente-caracteristica-del-copyleft/

Ecuaciones de Euler de la mecánica de fluidos (3)

2011-11-14

Este artículo es la continuación de uno anterior que planteaba las ecuaciones de Euler de la mecánica de fluidos en forma integral de conservación y del de ayer, que hacía lo mismo con la forma diferencial de conservación, ambas útiles, además de en desarrollos analíticos, para plantear métodos de resolución numérica capaces de capturar con precisión discontinuidades como ondas de choque. Hoy veremos una tercera forma de escribir las ecuaciones: la diferencial de no conservación, que hace uso de la derivada convectiva y pone en evidencia fenómenos de tranmisión de ondas. Las ecuaciones son como siguen:

(∂⁄∂tρ + v ⋅ (∇ρ) + ρ (∇⋅v) = 0
(∂⁄∂tv + v ⋅ (∇v) + (1 ⁄ ρ) ∇p = 0
(∂⁄∂t) (e+v2⁄2) + v ⋅ [∇(e+v2⁄2)] + (1 ⁄ ρv ⋅ (∇p) + (1 ⁄ ρp (∇⋅v) = 0.

Las anteriores ecuaciones son las ecuaciones de Euler de la mecánica de fluidos expresadas en forma diferencial de no conservación. Recordemos lo que significa cada símbolo:

Los dos primeros términos de cada ecuación son la derivada convectiva, que es la derivada de lo que le sucede a una partícula fluida expresada en la descripción euleriana.

¡Podríamos haber deducido fácilmente esta forma de las ecuaciones a partir de primeros principios! No lo hicimos así porque la forma diferencial de no conservación asume que el campo fluido es diferenciable, lo que es a menudo mucho suponer con unas ecuaciones con tendencia a las discontinuidades como las ondas de choque.

Estas ecuaciones forman un sistema hiperbólico de primer orden. Escritas así, tienen una forma cuasilineal que hace evidente la transmisión de información por convección o en forma de ondas. Tienen esta forma general: la suma de la derivada temporal de las variables primitivas más algo multiplicado por la derivada espacial de estas mismas variables primitivas se anula. En la forma diferencial de conservación, las derivadas espaciales no eran de las variables primitivas, sino de unos flujos que eran magnitudes derivadas de éstas.

Podemos deducir la forma diferencial de no conservación a partir de la forma diferencial de conservación (que, a su vez, deducíamos de la forma integral de conservación, deducida ella a partir de primeros principios). Recordemos las ecuaciones en forma diferencial de conservación:
(∂⁄∂tρ + ∇⋅(ρv) = 0
(∂⁄∂t) (ρv) + ∇⋅(ρvv+pI) = 0
(∂⁄∂t) (ρe+ρv2⁄2) + ∇⋅(ρev+ρv2v⁄2+pv) = 0
.
En estas ecuaciones, I es el tensor unitario de rango 2. Si desarrollamos mediante la regla de la cadena las dos últimas ecuaciones (la segunda ley de Newton y el principio de conservación de la energía), podemos eliminar los términos dependientes de las derivadas de la densidad gracias a la primera ecuación (la de conservación de la masa). Unas pocas manipulaciones elementales nos devuelven las ecuaciones en su forma diferencial de no conservación. Para la segunda ley de Newton, tenemos el siguiente desarrollo:
[(∂⁄∂t)ρ]v + ρ[(∂⁄∂t)v] + [∇⋅(ρv)]v + ρv(∇⋅v) + ∇p = [(∂⁄∂t)ρ+∇⋅(ρv)]v + ρ[(∂⁄∂t)v] + ρv(∇⋅v) + ∇p = ρ[(∂⁄∂t)v)+v(∇⋅v)] + ∇p = 0.
El desarrollo para la ecuación de la energía sigue la misma mecánica:
[(∂⁄∂t)ρ][e+v2⁄2] + ρ[(∂⁄∂t)(e+v2⁄2)] + [∇⋅(ρv)][e+v2⁄2] + (∇p)v + p(∇⋅v) = [(∂⁄∂t)ρ+∇⋅(ρv)][e+v2⁄2] + ρ{(∂⁄∂t)(e+v2⁄2)+v[∇(e+v2⁄2)]} + (∇p)v + p(∇⋅v) = ρ{(∂⁄∂t)(e+v2⁄2)+v[∇(e+v2⁄2)]} + (∇p)v + p(∇⋅v) = 0.
Deducimos con esto las ecuaciones que ya escribimos antes:

(∂⁄∂tρ + v ⋅ (∇ρ) + ρ (∇⋅v) = 0
(∂⁄∂tv + v ⋅ (∇v) + (1 ⁄ ρ) ∇p = 0
(∂⁄∂t) (e+v2⁄2) + v ⋅ [∇(e+v2⁄2)] + (1 ⁄ ρv ⋅ (∇p) + (1 ⁄ ρp (∇⋅v) = 0.

Estas ecuaciones han de ser complementadas por una ecuación constitutiva que permita relacionar la presión, la densidad y la energía interna; por ejemplo, puede ser aplicable el modelo de gas ideal en el que la presión, la densidad y la temperatura están relacionados mediante la ecuación de estado de los gases ideales y la energía interna depende linealmente de la temperatura y sólo de la temperatura:
p ∝ ρ T.
Otros modelos más sofisticados también son útiles. El problema principal de estas ecuaciones es que dejan de tener validez en cuanto aparece una discontinuidad… ¡pero las discontinuidades como las ondas de choque y las superficies de contacto tienden a aparecer con facilidad en muchos regímenes de gran interés! En tales casos, hay que recurrir momentáneamente a las ecuaciones en forma integral de conservación o a una forma especial que éstas adoptan en el estudio de las discontinuidades: las ecuaciones de Rankine-Hugoniot. Eso llegará en otro artículo.

Otros artículos sobre las ecuaciones de Euler de la mecánica de fluidos


Categorías: Física, Matemáticas

Permalink: http://sgcg.es/articulos/2011/11/14/ecuaciones-de-euler-de-la-mecanica-de-fluidos-3/

Ecuaciones de Euler de la mecánica de fluidos (2)

2011-11-13

Este artículo es la continuación de este otro, que planteaba las ecuaciones de Euler de la mecánica de fluidos en forma integral de conservación. Estas ecuaciones sirven para modelar el comportamiento macroscópico de fluidos en los que los efectos de la viscosidad, la conducción térmica, la radiación térmica, las reacciones químicas (y, en general, la presencia de más de una especie química), los campos de fuerza (como la gravedad), la relatividad y el enrarecimiento son despreciables, lo que puede parecer restrictivo, pero en realidad es una aproximación excelente para toda clase de situaciones de gran interés práctico. Hoy veremos otra forma muy común de las ecuaciones, la diferencial de conservación, que es útil, entre otras cosas, para plantear métodos numéricos de diferencias finitas capaces de capturar ondas de choque con buena precisión, lo que es muy útil si uno quiere diseñar cuerpos aerodinámicos preparados para volar en régimen transónico, tales como los grandes aviones de transporte de pasajeros.

(∂⁄∂tρ + ∇ ⋅ (ρv) = 0
(∂⁄∂t) (ρv) + ∇ ⋅ (ρvv+pI) = 0
(∂⁄∂t) (ρe+ρv2⁄2) + ∇ ⋅ (ρev+ρv2v⁄2+pv) = 0.

Las anteriores ecuaciones son las ecuaciones de Euler de la mecánica de fluidos expresadas en forma diferencial de conservación. Recordemos lo que significa cada símbolo:

Las ecuaciones de Euler en forma diferencial de conservación son un sistema de ecuaciones en derivadas parciales de primer orden. Las ecuaciones de conservación son todas así: la suma de la derivada parcial temporal de las variables conservadas y la derivada espacial de unas magnitudes derivadas (los flujos) es igual a cero. Estas ecuaciones diferenciales suelen salir naturalmente de ecuaciones integrales de conservación, que suelen relacionar con el tiempo una magnitud en un dominio con los flujos a través de su frontera. Las ecuaciones de Euler en forma diferencial de conservación se deducen fácilmente a partir de su forma integral de conservación sin más que aplicar el teorema de la divergencia a las integrales de contorno y explotar el hecho de que las ecuaciones se cumplen en dominios arbitrarios. Recordemos que las ecuaciones en forma integral aplicadas a un volumen V fijo pero arbitrario y de frontera S (con vector unitario normal hacia el exterior n) tenían este aspecto:

∫∫∫V (∂⁄∂tρ dV + ∫∫S ρ v ⋅ n dS = 0
∫∫∫V (∂⁄∂t) (ρv) dV + ∫∫S (ρvv+pI) ⋅ n dS = 0
∫∫∫V (∂⁄∂t) (ρe+ρv2⁄2) dV + ∫∫S (ρe+ρv2⁄2+pv ⋅ n dS = 0.

Si aplicamos el teorema de la divergencia a las integrales de contorno, quedan estas otras ecuaciones:

∫∫∫V[(∂⁄∂tρ + ∇ ⋅ (ρv)] dV = 0
∫∫∫V[(∂⁄∂t) (ρv) + ∇ ⋅ (ρvv+pI)] dV = 0
[(∂⁄∂t) (ρe+ρv2⁄2) + ∇ ⋅ (ρev+ρv2v⁄2+pv)] dV = 0.

El volumen de integración V es arbitrario, así que, para que se cumplan las ecuaciones, los integrandos han de anularse en todos los puntos (salvo, quizá, en conjuntos de contenido nulo). Recuperamos, por lo tanto, las ecuaciones de Euler en forma diferencial de conservación:

(∂⁄∂tρ + ∇ ⋅ (ρv) = 0
(∂⁄∂t) (ρv) + ∇ ⋅ (ρvv+pI) = 0
(∂⁄∂t) (ρe+ρv2⁄2) + ∇ ⋅ (ρev+ρv2v⁄2+pv) = 0.

La primera ecuación es la de conservación de la masa. La segunda, la de la cantidad de movimiento (la segunda ley de Newton en forma integral). La última, la de la energía.

Estas ecuaciones han de ser complementadas por una ecuación constitutiva que permita relacionar la presión, la densidad y la energía interna; por ejemplo, puede ser aplicable el modelo de gas ideal en el que la presión, la densidad y la temperatura están relacionados mediante la ecuación de estado de los gases ideales y la energía interna depende linealmente de la temperatura y sólo de la temperatura:
p ∝ ρ T.
Otros modelos más sofisticados también son útiles. Además de esto, hacen falta las debidas condiciones iniciales y de contorno y el segundo principio de la termodinámica para distinguir qué solución es válida en algunos casos en los que varias son posibles.

Otros artículos sobre las ecuaciones de Euler de la mecánica de fluidos


Categorías: Física, Matemáticas

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11-11-11

2011-11-11

Hoy es 11 del 11 del 11. Muy atentos al reloj cuando dé las 11:11:11.


Categorías: Fechas

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Sorbete: una tarjeta microcontroladora didáctica

2011-11-09

Últimamente, están surgiendo muchas tarjetas con microcontroladores que son muy útiles para hacer prototipos de toda clase de ingeniosos aparatitos electrónicos. ¿Por qué no hacer la mía propia? Una que sirva para aprender a manejar diminutos microcontroladores como el PIC12F629 y el PIC12F675 y para preparar prototipos rápidamente. He aquí el resultado de este proyecto de fin de semana: la tarjeta Sorbete, cuyo nombre (¡gracias por sugerirlo!) viene, aparentemente, de la combinación de colores blanco y amarillo, que recuerda al sorbete de limón.

Tarjeta Sorbete en acción.
La tarjeta Sorbete en acción. Blanco y amarillo… ¡sorbete de limón!

Esta tarjeta, de aspecto humilde, tiene algunas características que la hacen muy práctica como plataforma de aprendizaje:

Faltan algunas características de las placas de aprendizaje de los últimos tiempos: no hay regulador de tensión y tampoco hay una interfaz USB para la programación (pero sí hay unos conectores para usar un programador in situ como el PicKit 2 o incluso uno de fabricación casera).

Esquema

Esquema de la tarjeta Sorbete.

Aquí está el esquema del circuito en diferentes formatos:

El programa informático gschem es parte del proyecto gEDA, software libre para el diseño de circuitos electrónicos.

Fabricación casera

Vista superior de la tarjeta Sorbete.
Vista superior de la tarjeta Sorbete.

La placa Sorbete está hecha con componentes relativamente fáciles de conseguir. Es fácil de montar sin necesidad de fabricar un circuito impreso con los siguientes componentes:

El circuito no es especialmente difícil de montar, pero hay muchos cables por soldar, lo que lleva cierto tiempo. Es más fácil si los cables son delgados que si son gruesos.

La tarjeta Sorbete vista desde atrás.
La tarjeta Sorbete vista desde atrás. Los cables gruesos dificultan el montaje.

Si el portapilas es abierto, puede ser fácil sujetarlo a la placa con un poco de alambre.

Microcontrolador

El chip microcontrolador está situado en el zócalo central. La indentación que sirve para orientar el circuito integrado ha de apuntar hacia arriba.

La placa Sorbete funciona con microcontroladores PIC de 8 patillas como el PIC12F629 y PIC12F675.

Orientación del microcontrolador.
Orientación del microcontrolador.

Numeración de las patillas del microcontrolador.
Numeración de las patillas del microcontrolador.

Alimentación

La placa Sorbete puede ser alimentada mediante dos pilas de tipo AA situadas en el portapilas o mediante una alimentación externa. Como no hay regulador de tensión, hay que tener cuidado de no superar la tensión máxima de 5,5 V dada por el fabricante del microcontrolador.

Si se usa el portapilas incorporado, hay que enchufar sus terminales al conector J1 situado justo a la derecha. El terminal positivo (T1 en el portapilas y T3 en la placa) es el de arriba y el negativo (T2 en el portapilas y T4 en la placa) es el de abajo. La tensión positiva es la alimentación Vdd y la negativa es la tierra Vss.

Si se usa una alimentación externa, es posible conectarla tanto al terminal J1 como a los extremos 1 (positivo, a la izquierda) y 8 (negativo, a la derecha) del conector hembra de la parte inferior de la placa. Cualquier otro conector de alimentación (Vdd, positivo) y tierra (Vss, negativo) de la placa valdría, por supuesto.

Si se alimenta el circuito con el portapilas, entonces la tensión será de entre unos 2,4 V (nominalmente con pilas recargables de los tipos NiCd y Ni-MH) y unos 3,0 V (nominalmente con pilas salinas y alcalinas). Estas tensiones son muy bajas para alimentar muchos circuitos periféricos (que a menudo requieren 5 V, pero son perfectamente válidas para muchos usos.

Justo encima del microcontrolador hay un condensador de 100 nF entre alimentación Vdd y tierra Vss que sirve para filtrar variaciones rápidas de la tensión, lo que sirve para insensibilizar un poco el microcontrolador frente al comportamiento de las cargas o una alimentación ruidosa.

Condensador de filtro.
Condensador de filtro para la alimentación.

Entradas y salidas

Los microcontroladores PIC de 8 patillas tienen 6 patillas útiles para entradas y salidas. La patilla número 3 es sólo de entrada, pero las demás también pueden ser usadas como salidas. La placa Sorbete tiene dispositivos de entrada y salida integrados: leds, botones y conectores. Es posible seleccionar la función a la que está conectada cada una de las patillas de forma individual. Esto se hace con los puentes situados a los lados. Hay tres posiciones para cada patilla, salvo para la 3, para la que sólo hay dos:

Configuración de los canales de entrada y salida.
Configuración de los canales de entrada y salida.

Todos los leds están protegidos mediante resistencias de 330 Ω que limitarían la corriente a unos 12 mA en el peor de los casos (alimentación a 5,5 V y caída de tensión en el led de 1,7 V). Con 2,5 V de alimentación, los leds todavía brillan.

Conexión de los leds.
Conexión de los leds.

Todos los botones menos el de la patilla 4 (GPIO4 y MCLR) están conectados a tierra en reposo y a alimentación al ser pulsados gracias a resistencias de 10 kΩ. En el caso del botón de la patilla 4, la conexión es a la inversa: alimentación en reposo y tierra al ser pulsado. Esto es así porque MCLR se activa con el nivel de tensión bajo, no alto. Con las resistencias de 10 kΩ, los botones tienen muy bajo consumo: en el peor de los casos, con una alimentación de 5,5 V, la máxima corriente por botón seleccionado es de 550 µA, lo que da una potencia máxima de unos 3 mW por botón seleccionado. Esta configuración tiene un inconveniente: no permite explotar las resistencias pull-up internas del microcontrolador; para usarlas, habría que desconectar el resistor entre botón y tierra y conectar el otro terminal del botón a alimentación, no a tierra (de modo que el botón estaría en bajo, no en alto, al cerrarse).

Conexión de los botones.
Conexión de los botones.

Los conectores de entrada y salida están dados por duplicado. Por una parte, están los de la hembrilla inferior central, cuyos conectores, numerados del 1 al 8 de izquierda a derecha, se corresponden uno a uno con los del microcontrolador. Por otra parte, hay seis grupos de tres patillas que se corresponden, de izquierda a derecha, con las patillas de la 2 a la 7 del microcontrolador:

Estos grupos de tres patillas son muy prácticos para enchufar sensores y servos.

Conexión del conector hembra.
Conexión del conector hembra.

Conexión de los conectores macho.
Conexión de los conectores macho.

Conexión de resonadores

Además de permitir el uso del resonador interno del microcontrolador para dar la señal de reloj, es posible configurar la tarjeta Sorbete para utilizar diferentes resonadores externos:

Hay varios conectores situados a la izquierda del microcontrolador para permitir esta tarea.

Conectores para los resonadores.
Conectores para los resonadores u osciladores.

Conexión de un cristal piezoeléctrico

Los cristales piezoeléctricos son muy precisos y estables. Hay que conectarlos acompañados de condensadores (tal como establece el manual del microcontrolador) de la siguiente manera:

Según el manual del fabricante del microcontrolador, a veces es necesario conectar una resistencia en serie entre el cristal y OSC2 (la patilla número 3 del microcontrolador). Esta resistencia ha de ir entre los terminales T13 y T14 y el puente J2 ha de estar levantado. Si no hace falta la resistencia, basta con cortocircuitar el puente J2.

Conexión de un resonador cerámico

Los resonadores cerámicos son menos precisos que los piezoeléctricos, pero son más baratos. O se conectan como el piezoeléctrico o, si vienen con tres terminales y condensadores incorporados:

Conexión de un resonador RC

Un resonador RC está formado por un condensador y una resistencia. El condensador se carga en un tiempo finito mediante una corriente limitada por una resistencia y, después, se descarga rápidamente. Los resonadores RC son menos precisos que los cerámicos. Las conexiones son como siguen:

Conexión del programador

Es posible usar programadores in situ como el PicKit 2. Hay que enchufarlos en la hilera de conectores J1 (indicada con las letras ICSP). La correspondencia entre conectores es la del PicKit 2:

  1. La patilla 1 va a Vpp (patilla 4 del microcontrolador).
  2. La patilla 2 va a Vdd (patilla 1 del microcontrolador).
  3. La patilla 3 va a Vss (patilla 8 del microcontrolador).
  4. La patilla 4 va a ICSPDAT (patilla 7 del microcontrolador).
  5. La patilla 5 va a ICSPCLK (patilla 6 del microcontrolador).
  6. La patilla 6 no tiene uso en este caso.

Conexión del programador 'in situ'.
Conexión del programador in situ.

El circuito ofrece cierta protección para Vpp, ya que alcanza unos 12 V y sería fácil quemar componentes conectados aguas abajo o el propio programador. Esta protección va en forma de resistencias de 10 kΩ entre la patilla 4 del microcontrolador y tanto el botón como los conectores de periféricos de entrada. De este modo, incluso en el peor de los casos de cortocircuitar el conector de periféricos de entrada a tierra, la corriente de apenas 1,2 mA.

No hay protección entre las tomas de alimentación Vpp y Vss de programación y del resto del circuito, así que, para programar, hay que desconectar la alimentación normal.

Programa de ejemplo

Para probar la placa, nada mejor que ejecutar un pequeño programa de ejemplo: unas luces que se mueven y rebotan de un lado para otro al pulsar un botón. He aquí el código fuente en ensamblador de PIC:
bouncinglight.asm.
El programa está escrito para el PIC12F629, pero también valdría para otros microcontroladores con modificaciones mínimas (por ejemplo, el PIC12F675 es igual que el PIC12F629 en lo que afecta a este programa).

Hay varios compiladores para PIC. Recomiendo GPASM, parte del proyecto GPUTILS, que es software libre. Con GPASM, basta con escribir la siguiente orden:
gpasm bouncinglight.asm
Habrá varios avisos sobre el banco elegido en algunos puntos, pero podemos ignorarlos porque la elección es correcta.

Para programar el microcontrolador con el PicKit2, podemos usar el programa PK2CMD, que es software libre. Basta con esta línea:
pk2cmd -PPIC12F629 -F$PWD/bouncinglight.hex -M
Ahora bien, si PK2CMD no encuentra de que no encuentra PK2DeviceFile.dat (en muchas instalaciones pasa), hay que indicarle la ruta. Por ejemplo, si los datos de los dispositivos están en /usr/share/pk2, basta con esta orden:
pk2cmd -PPIC12F629 -B/usr/share/pk2 -F$PWD/bouncinglight.hex -M

Una vez se ha escrito el programa en el microcontrolador, es fácil probarlo. Se retira el programador y se conecta la alimentación. Con todos los puentes de configuración de las entradas y salidas en las posiciones de la izquierda (leds para las patillas 2, 3, 5, 6 y 7 y el botón para la patilla 4), se encenderán las luces y formarán una barra luminosa. Al pulsar el botón, la barra de luz es sustituida por un punto brillante en movimiento que rebotará de un lado a otro.


Categorías: Electricidad, Informática, DIY

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Última oportunidad para que el Parlamento Europeo se oponga a ACTA

2011-11-03

Toca hablar de decisiones a nivel europeo. Como ya hay mucha gente discutiendo sobre la sacada de pecho griega, vamos a discutir sobre otro asunto, no vaya a ser que el castillo de naipes aguante después de todo (¡cosas más improbables han pasado!) y acabemos igual que antes, pero con alguna medida cleptocrática adicional colada en medio de la distracción.

Hoy vamos a hablar de ese tratado, ACTA (Anti-Counterfeiting Trade Agreement o Acuerdo Comercial Anti Falsificación), que ha sido negociado en secreto y semisecreto (cuando no era posible el hermetismo completo) desde hace unos años y que establece fuertes medidas para garantizar los monopolios privados sobre artículos tanto físicos como imaginarios. Con el texto ya fijado, en la Unión Europea sólo falta la votación del Parlamento Europeo a favor (tristemente probable) o en contra de esta dañina (salvo para unos pocos beneficiados) pieza de legislación internacional. Habrá que ver si es posible influir en el resultado mediante la presión ciudadana. Los amigos de La Quadrature du Net tienen una página (en inglés y en francés) con unos vídeos para llamar la atención sobre este asunto.

¿Qué puede decirse de ACTA? Vamos a analizar algunos (¡sólo algunos!) de sus aspectos problemáticos:

Hay también algunas perogrulladas. Verbigracia, el artículo 32 indica que, al destruir bienes incautados, es obligatorio obedecer las leyes de protección ambiental del Estado en el que tal destrucción se lleva a cabo.

Hay dos buenos análisis, publicado en junio de este año, sobre las muy negativas cualidades de ACTA. Está en inglés:


Categorías: Actualidad, Derechos

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Día de Todos los Sonidos Corporales

2011-11-01

El Día de Todos los Sonidos Corporales es una fecha muy poco observada en la que se celebran los diferentes sonidos que emite el cuerpo humano. De esta oscura y semidesconocida fecha se sabe muy poco (¡parece un poco abandonada por su creador o descubridor!), pero hay dos propuestas para la celebración:

  • Realizar una pieza improvisada mediante el uso de cualquier sonido producible por el cuerpo humano.
  • Intentar comunicarse con otros mediante un lenguaje no verbal variado (…)

Dado que, para bien o para mal, este sitio se he convertido en el último defensor de esta fecha en peligro de desaparición desde el mismo día de su origen, ¿por qué no proponer una temática para la edición de este año? Ahí va: la acción de hacer crujir las articulaciones (que no hay que confundir con los crujidos dolorosos debidos a lesiones). Hacer crujir las articulaciones es una actividad inocua (como siempre, por lo que se sabe) e incluso placentera para quien la practica y desagradable para no pocos espectadores. Aparentemente, esta curiosa capacidad de emisión acústica puede deberse a la cavitación de los gases disueltos en el líquido sinovial de las articulaciones, lo que es algo francamente fascinante para los aficionados a la mecánica de fluidos: la cavitación se produce debido al descenso en la presión estática del líquido sinovial al moverse rápidamente y la imposibilidad de provocar los crujidos muy seguidos se debe a la lentitud de la disolución de los gases. He aquí una propuesta para quienes pueden provocar muchos crujidos seguidos: elegir una canción y hacer sonar su base rítmica con las articulaciones.


Categorías: Fechas

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