🛠️ ESTRATIFICACIÓN del SOFTWARE

Software

Jerarquía del software

👋   También se pueden establecer niveles funcionales respecto del software. Por un lado, la jerarquía mas alta corresponde a los programas de uso particular de los usuarios, denominados aplicaciones (que se programan en lenguajes de alto nivel); en el extremo opuesto están las señales que genera la unidad de control para el gobierno de los distintos dispositivos físicos, por ejemplo, una orden de lectura a memoria. Podemos ver la relación entre las distintas jerarquías de software y el hardware en el esquema siguiente:

Un usuario que sólo utiliza un software para enviar correo electrónico o e-mails se comunica con la computadora con la interfaz gráfica del sistema operativo y no requiere muchos conocimientos en ciencias de la computación Un programador que desarrolla software de aplicación requiere conocimientos formales en arquitectura de computadoras, en sistemas operativos y, por supuesto, en diseño de algoritmos, lenguajes de programación y estructuras de datos. El programador desarrolla software que, por ejemplo, le sirva a una empresa para administrar su stock, su facturación, etcétera. 💣

Programas y lenguajes de programación informáticos

👆  Un programador que desarrolla software de sistema debe tener conocimientos profundos en arquitectura de computadoras, en lenguajes de programación que le permitan comandar el hardware y en sistemas operativos que le sirvan, por ejemplo, para programar un software de "supervisión" para un dispositivo físico.

✌  Todos los programas se compilan o reciben algún proceso de traducción a código de máquina, que es el lenguaje que interpreta la CPU y pertenece al nivel de arquitectura del set de instrucciones. Por efecto de esta "interpretación", la CPU genera señales sincronizadas en el tiempo que controlan el hardware implicado en la operación, por ejemplo, "orden de suma a una unidad de calculo" Por último, el que realiza la operación es el hardware.

Set de instrucciones de la CPU

La arquitectura del set de instrucciones (ISA o lnstruction Set Architecture) determina el formato de las instrucciones, los tipos de datos que puede operar, las distintas formas de obtener datos de memoria, que se denominan "modo de direccionamiento", y la forma en que se atienden eventos externos.  👽

👉   Cada instrucción implica "algo que hacer", un "verbo", que en lenguaje técnico se denomina código de operación (grupo de bits que interpreta un diseño especifico de CPU). La forma en que se implementan los códigos de operación se denomina nivel de microarquitectura. La microarquitectura determina la forma en que se ejecuta la instrucción. Dos CPU pueden compartir el mismo set de instrucciones pero estar diseñadas con distintas microarquitecturas, como es el caso de las CPU AMD, que ejecutan software de la industria 80X86 de Intel, lo que les permite "ejecutar las mismas instrucciones" y mantener así la compatibilidad del software.

Escrito por Archie Tecnology

🤓 ORGANIZACIÓN y ARQUITECTURA de una COMPUTADORA

La primera pregunta que surge a un lector que recién comienza sus estudios en la ciencia informática es: ¿Qué es una computadora? Como primera respuesta, diremos que en esta publicación la mejor definición será aquella que reúna los aspectos comunes a todas las computadoras, desde una computadora personal hasta una supercomputadora, con prestaciones de baja, mediana o alta complejidad.  👊

Un ordenador es un dispositivo electrónico, diseñado para aceptar datos de entrada y realizar operaciones sobre ellos (organizadas en una secuencia lógica y predeterminada por un algoritmo), para elaborar resultados que se puedan obtener como salidas. Un algoritmo computacional se determina por una secuencia de operaciones finita que permite resolver un problema computacional. Se representa con instrucciones que la computadora puede interpretar y ejecutar. Al conjunto de instrucciones que representa un algoritmo se lo denomina programa, expresado de otra manera, un programa es la representación de un algoritmo en un lenguaje de programación.

😀  Los componentes de un ordenador son los dispositivos físicos que le permiten llevar a cabo su función, y que representaremos en el esquema de la siguiente figura.

Componentes de una computadora

😁  El esquema anterior muestra tres cuadros en gris que constituyen la unidad central de proceso (CPU o Central Processing Unit) La "relación'" entre los distintos componentes y su diseño y tecnología, sea en un nivel de detalle como el presentado o en uno menos abstracto, se define como organización de una computadora. El set de instrucciones de una computadora permite representar los algoritmos que solucionan los problemas. Así que para definir la arquitectura de una computadora, a la descripción de los componentes le agregamos la descripción de la manera en que nos comunicamos con ella. Debemos explicar que puede hacer, es decir que es necesario conocer las instrucciones definidas para su CPU, los tipos de datos con los que puede operar, las modalidades de acceso a ellos y la forma en que se atienden eventos externos. Cuando nos referimos a la "arquitectura" podemos indicar que una unidad de cálculo permite "determinada" operación con enteros, haciendo abstracción de cómo está implementada en hardware, razón por la cual el manual de un procesador del mercado actual, como el Itanium®, nos indica que la multiplicación de enteros se lleva a cabo en la unidad de cálculo de coma flotante, pero no especifica cómo lo hace. El texto tomado del manual dice así:

"La multiplicación de enteros se ejecuta en la unidad de coma flotante utilizando instrucciones de tipo XMA (instrucciones de tres operandos). Los operandos y el resultado de estas instrucciones se almacenan en registros de coma flotante..."

😀   Cuando un profesional del área de sistemas piensa en términos de arquitectura, tiene en mente las demandas de procesamiento de información que requiere su área de trabajo. Es una mirada desde la funcionalidad de un sistema: se pregunta si necesitaría una o varios ordenadores personales, un servidor, una supercomputadora, que tipo de sistema operativo, etcétera.

Cuando un fabricante piensa en términos de arquitectura, tiene en mente las necesidades de procesamiento de un mercado determinado, no es lo mismo tabicar ordenadores para el hogar que servidores de red. Los desafíos que se han de resolver en cuanto al diseño de una computadora tienen que ver con la funcionalidad, el alto rendimiento, el bajo costo y la inserción en el mercado.

👦  En el concepto de arquitectura de computadoras se considera la descripción de las características visibles relativas a las prestaciones que una determinada configuración interna de computadoras puede brindar. Como ya indicamos, este concepto incluye los aspectos relacionados con el formato del conjunto de instrucciones que el procesador pueda ejecutar, la representación interna de los datos y el estudio de los módulos de hardware que sostienen la dinámica del conjunto, desde la perspectiva del sistema informático.

La organización de una computadora permite la identificación de los componentes desde el punto de vista de su estructura, la manera en que se relacionan entre si y las cuestiones de índole tecnológico.

En nuestras publicaciones tratamos ambos conceptos en los distintos niveles desde los que se puede

enfocar el estudio de un ordenador como herramienta automática en el procesamiento de

datos.  ✋

Escrito por Archie Tecnology

🖥️ La GRABACIÓN ÓPTICA y las PANTALLAS ó DISPLAYS

Grabación óptica

👉   Al igual que los discos magnéticos, los CD-ROM almacenan datos en sus pistas. A diferencia de un disco magnético, el cual tiene una serie de pistas concéntricas, un CD-ROM tiene una pista en espiral. 

👋   La superficie de grabación está revestida con aluminio y es altamente reflejante. La información

entonces se almacena en una pista de alrededor de 0.6 µm de ancho como una serie hoyos de grabados dentro de la superficie al enfocar la luz de un láser en un rayo de cerca de 1 µm de diámetro, y esto da como resultado que la luz se reflecte fuertemente o no dependiendo si golpea un hoyo o un área sin depresión. Por lo tanto, los datos se leen como una secuencia de pulsos de luz reflectados y no reflectados.

💣   La grabación óptica emplea métodos de codificación similares a los utilizados con la grabación magnética, por lo general se usa la codificación RLL. Debido a que la grabación óptica puede corromperse con mucha facilidad por rasguños o polvo que obstruya el rayo láser en uso para lectura, se tienen que utilizar métodos para detectar y corregir errores. Uno es el control de paridad.

Con este método, grupos de bits son aumentados con un bit de paridad extra el cual está instalado en 0 o 1, de manera que el número total de 1 bits en un grupo es ya sea un número impar o par. Cuando se lee la información, si uno de los bits ha sido corrompido, luego el número de bits habrá cambiado y esto

será detectado como un error.

Pantallas o displays

💥   Muchos sistemas de presentación visual usan indicadores luminosos para mostrar un estado encendido-apagado, o para proporcionar un display alfanumérico. El término alfanumérico es la contracción de los términos alfabético y numérico y describe la presentación visual de letras del alfabeto y números del 0 al 9 con puntos decimales. Una modalidad de estos displays cuenta con siete

segmentos de "luz" para generar los caracteres alfabéticos y numéricos. La figura siguiente muestra los segmentos y la Tabla cómo utilizar una entrada de código binario de 4 bits para generar impulsos y activar diversos segmentos.

Display de 7 segmentos

Tabla de la verdad de un display de 7 segmentos

😀   Existe un formato que utiliza una matriz de puntos de 7 por 5 o de 9 por 7 (como podemos ver en esta otra figura). 

Display de matriz de puntos de 7 por 5

👌   Los caracteres se generan mediante la activación de los puntos correspondientes.

Tipos de indicadores de luz utilizados en pantallas y displays

Los indicadores de luz para tales pantallas pueden ser lámparas de neón, lámparas incandescentes, diodos de emisión de luz (LEDs) o pantallas de cristal liquido (LCD). Las lámparas de neón necesitan voltajes altos y corrientes bajas y pueden ser potencializadas directamente desde los principales voltajes pero sólo pueden usarse para dar una luz roja. Las lámparas incandescentes se pueden utilızar con una amplia gama de voltajes pero necesitan una corriente comparativamente alta. Emiten luz blanca así que

utilizan lentes para generar cualquier color requerido,. La principal ventaja es su brillo. Los diodos emisores de luz (LED) los estudiaremos ampliamente en la próxima publicación.  😀

Escrito por Archie Tecnology

💽 Los DISCOS MAGNÉTICOS

Grabado digital

💽   El grabado digital a menudo se lleva a cabo en un disco duro. Los datos digitales se guardan en la superficie del disco en círculos concéntricos denominados pistas; un disco tiene muchas pistas. Para cada superficie de disco se utiliza una cabeza de lectura/escritura; mediante un actuador mecánico,

los cabezales se desplazan hacia delante y hacia atrás para acceder a las diferentes pistas. El actuador hace girar al disco y las cabezas de lectura/escritura leen o escriben datos en una pista. Los discos duros (como podemos observar en la siguiente figura en el apartado a)) son unidades selladas con datos almacenados en la superficie del disco a lo largo de los círculos concéntricos. 

Disco duro: a) arreglos de discos, b) pistas y sectores.

💽   En un disco duro hay varios de estos discos; los datos quedan guardados en los recubrimientos magnéticos de ambas caras de los discos. Estos giran a alta velocidad y se accede a las pistas desplazando los cabezales de lectura/escritura. En estos discos se pueden guardar grandes

cantidades de datos y en la actualidad es común contar con capacidades de memoria de varios gigabytes.

👉    La superficie del disco se divide en sectores (como hemos visto en la anterior figura en el apartado b)) y la unidad de información del disco tiene una dirección que consiste en un numero de pista y otro de sector. Por lo común, en un disco flexible hay entre 8 y 18 sectores y casi 100 pistas, en un disco duro puede haber hasta 2000 pistas por superficie y 32 sectores. Para localizar datos, el cabezal se mueve sobre la pista requerida; el tiempo que tarda es el tiempo de búsqueda; la cabeza espera allí hasta que el segmento buscado pasa por abajo, tiempo que se llama tiempo de espera. A fin de identificar una dirección es necesario que la información se haya grabado en el disco, lo que permitirá identificar segmentos y pistas. La escritura de esta información se conoce como formateo y se realiza antes de guardar los datos en un disco. La técnica que en general se utiliza es guardar esta información de la ubicación en las pistas para que al guardar los datos la secuencia de información de una pista se convierta en:

Marcador del índice:

encabezado del sector 0, datos del sector 0, registro del sector 0,

encabezado del sector 1, datos del sector 1, registro del sector 1,

encabezado del sector 2, datos del sector 2, registro del sector 2,

etcétera.

💽   El marcador del índice contiene el número de pista y el encabezado del sector identifica al sector. El registro del sector contiene información, por ejemplo, una verificación de redundancia cíclica que se usa para verificar que la lectura de un sector sea la correcta.

Escrito por Archie Tecnology

✍️ Los CÓDIGOS de GRABACIÓN MAGNÉTICA

Grabación digital

😀   En la grabación digital las señales se graban como una combinación codificada de bits. La celda de bits es la parte del recubrimiento magnético donde el magnetismo se satura por completo en una dirección o en la opuesta. La saturación se produce cuando el campo magnetizante aumenta a tal grado que el material magnético alcanza su máximo flujo magnético y todo incremento posterior en la corriente magnetizante ya no produce cambios.

👉   Las celdas de bits de la superficie magnética son semejantes a las que muestra la siguiente figura. 

Celdas de bits

😀   Una forma evidente de poner datos en el material magnético es el uso del flujo magnético en una dirección para representar a 0 y en la dirección opuesta a 1. Sin embargo, es necesario leer cada celda y, por lo tanto, se requieren puntos de sincronización exactos para indicar con claridad cuándo debe realizarse el muestreo. Si para producir las señales de sincronización se utiliza un temporizador externo pueden surgir algunos problemas, como un desacoplamiento entre las señales de sincronización y la velocidad con que se desplaza la superficie magnética debajo de la cabeza, lo cual podría causar que no se leyera una celda o, incluso, que se leyera dos veces. La sincronización es esencial. Esta se logra utilizando las mismas celdas para generar las señales para tomar muestras. Un método es usar transiciones de la superficie magnética, transiciones que van de la saturación en una dirección a la saturación en la otra; es decir, sitios donde la diferenciación entre los dos bits es del todo evidente, para realimentar la temporización de la generación de señales a fin de ajustarlas para que estén en sincronización con las celdas de bits.

Grabación:

a) sin retorno a cero,

b) codificación en fase

c) modulación en frecuencia,

d) modulación en frecuencia

modificada.

Métodos y soluciones para evitar errores de grabación

👉   Si las inversiones de flujo no ocurren con la frecuencia suficiente, este método de sincronización podría ocasionar errores. Una manera de solucionar este problema es usar otra forma de codificación. Los siguientes son algunos de los métodos utilizados:

1. Sin retorno a cero (NRZ). Con este sistema el flujo se graba en una cinta para la cual la ausencia de cambio de flujo representa un 0 y el cambio 1 (ver en la figura anterior en el apartado a)). Sin embargo, este sistema no tiene autosincronización.
2. Codificación en fase (PE). La grabación por modulación en fase tiene la ventaja de poseer autosincronización y no requiere señales de temporización externa. Cada celda se divide en dos; una mitad tiene flujo de saturación positiva y la otra flujo de saturación negativa. El digito 0 se graba como la saturación positiva de medio bit, seguido de una saturación negativa de medio bit; el dígito 1 se representa por la saturación negativa de medio bit seguida por la saturación positiva de otro medio bit. La transición de media celda de positivo a negativo indica un 0y la transición de negativo a positivo representa un l (lo vemos en la figura anterior en el apartado b)).
3. Modulación en frecuencia (FM). Tiene autosincronización y es similar a la grabación por modulación en fase, sólo que siempre se produce una inversión de la dirección del flujo al inicio de una celda (lo vemos en la figura anterior en el apartado c). Para un bit 0 no hay inversión de flujo adicional a lo largo de la celda; en cambio, para el 1 si la hay.
4. Modulación en frecuencia modificada (MFM). Es una modificación del código de modulación en frecuencia. La diferencia consiste en que la inversión del flujo al inicio de cada código de bit sólo se presenta si la corriente y el bit anterior fueron 0. Esto significa que sólo es necesaria una inversión de flujo por cada bit. Esto y el código de corrida limitada en longitud son los códigos que en general se utilizan en los discos magnéticos.
5. Corrida limitada en longitud (RLL). Este es un grupo de códigos de autosincronización que especifican una distancia mínima y una máxima, es decir, la corrida entre una y otra inversión de flujo. La corrida máxima es lo suficientemente breve para garantizar que las inversiones de flujo sean frecuentes como para que el código sea autosincronizador. Una forma común de este código es el RLL2,7 donde el 2,7 indica que la distancia mínima entre las inversiones de flujo debe ser 2 bits y la máxima 7. La secuencia de los códigos es una secuencia de códigos S y de códigos R. En el código S, o código de espacio, no hay inversiones de flujo, mientras que en un código R, un código de inversión, ésta se produce durante el bit. Dos códigos S o R se usan para representar cada bit. Los bits se agrupan por secuencias 2, 3 y 4 bits y a cada grupo se le asigna un código. Los códigos son:

Codificación S y R

💥   La figura siguiente muestra la codificación de la secuencia 0110010, la cual se ha desglosado en grupos 011 y 0010, por lo que se representa por SSRSSSSRSSRSS. Por lo menos hay dos códigos S entre los códigos R y no puede haber más de siete códigos S entre los códigos R.

✌  El código óptimo es el que permite el empaquetado de bits lo más cerca posible uno del otro y que se puede leer sin error. Los cabezales de lectura localizan las inversiones con bastante facilidad, aunque no deben estar muy cerca entre sí. El código RLL tiene la ventaja de ser más compacto que otros códigos: el PE y el FM ocupan la mayor parte del espacio; MFM y NRZ ocupan el mismo espacio. La desventaja del NRZ es que, a diferencia de otros códigos, no tiene autosincronización.

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💽 La GRABACIÓN MAGNÉTICA

Funcionamiento de la grabación magnética

💽   La grabación magnética se utiliza para guardar datos en discos flexibles y duros de las computadoras. El principio básico de su funcionamiento es que una cabeza de grabación, la cual responde a una señal de entrada, reproduce los patrones magnéticos correspondientes en una delgada capa de material magnético, y una cabeza de lectura produce una salida al convertir los patrones magnéticos del material magnético en señales eléctricas. Además de estas cabezas, el sistema requiere un sistema de transporte para mover de manera controlada el material magnético debajo de las cabezas.

Cabezal de grabación magnética

La figura siguiente el apartado a) muestra los elementos básicos de grabación, la cual consiste de un núcleo de material ferromagnético que tiene un espacio no magnético.   😀

Principios básicos: a) de una cabeza de grabación magnética, b) de una cabeza de reproducción magnética

👊   Al alimentar señales eléctricas en el devanado enrollado en el núcleo, se produce un flujo magnético en el núcleo. La cercanía del plástico con cubierta magnética al espacio no magnético causa que el flujo magnético siga con facilidad una trayectoria a través del núcleo y esa parte del recubrimiento

magnético que esta en el espacio vacío. Cuando hay un flujo magnético que pasa por una región del recubrimiento magnético, éste se magnetiza de modo permanente. De esta manera se produce una grabación magnética a partir de la señal de entrada eléctrica. La inversión de la dirección de la corriente invierte la dirección del flujo.

Cabezal de reproducción magnética

La cabeza de reproducción (la podemos observar en la figura anterior en el apartado b)) tiene una construcción similar a la de la cabeza de grabación. Al llenar el espacio vacío no magnetizado con una pieza de recubrimiento magnetizado, se induce un flujo magnético en el núcleo. Los cambios del flujo en el núcleo producen fem en el devanado enrollado alrededor del núcleo. Así, la salida producida por el devanado es una señal eléctrica relacionada con la grabación magnética del recubrimiento.  💣

Escrito por Archie Tecnology

Las IMPRESORAS, TIPOS 🖨️

Impresora matricial Olivetti PR2 Plus

Tipos de impresoras 

Las impresoras proporcionan un registro de datos en papel. Existen diversas tipos de impresoras: de matriz de puntos, de inyección de tinta/burbuja y láser.  🖨️

Impresora de matriz de puntos

👌   La impresora de matriz de puntos tiene una cabeza de impresión (lo vemos en la siguiente imagen) con 9 o 24 puntos en línea vertical. 

Mecanismo de la cabeza de impresión de matriz de puntos

Cada punto se controla con un electroimán que al activarse impulsa el punto a la cinta entintada. Esto

transfiere la tinta al papel que se encuentra detrás de la cinta. Los caracteres se forman cuando la cabeza de impresión se mueve sobre el papel en línea horizontal a la derecha e izquierda y proyecta los puntos adecuados.  💥

Impresora inyección de tinta

😀   La impresora de inyección de tinta utiliza una tinta conductora que pasa por una pequeña boquilla para producir un chorro de gotitas de tinta de diámetro y frecuencia constantes. En una modalıdad de esta impresora se lanza una corriente constante de tinta que pasa por un tubo para formar finas gotitas mediante un cristal piezoeléctrico que vibra a una frecuencia de unos 100 kHz (lo podemos ver en la siguiente figura).

Producción de un flujo de gotas

Otra variante utiliza un pequeño calentador ubicado en la cabeza de impresión y en la cual hay tinta vaporizada en un tubo capilar, que produce burbujas de gas que expulsan gotas de tinta (como vemos en esta otra figura).  🖨️

Principio de la inyección de burbuja

En una versión mas, cada gota de tinta se carga al pasar por un electrodo de carga, las gotas cargadas se desvían al pasar entre unas placas en las que se mantiene un campo eléctrico. En otra versión se usa un grupo vertical de boquillas y cada uno de los inyectores se activa o se desactiva, según se le indique. 

👉   Con las impresoras de inyección de tinta se pueden producir impresiones de color usando tres sistemas de color distintos. Lo diminuto de las gotas es tal que permite lograr impresiones con una resolución de más de 600 puntos por pulgada.

Impresora láser

La impresora láser tiene un tambor fotosensible recubierto de un material de selenio sensible a la luz (lo observamos en la siguiente imagen).  😍

Elementos básicos de una impresora láser

En la oscuridad, el selenio posee una alta resistencia y, en consecuencia, se carga al pasar cerca de un alambre de carga que tiene un alto voltaje. Con un haz luminoso se explora todo el tambor usando un pequeño espejo giratorio de ocho lados. Cuando la luz incide en el selenio, su resistencia disminuye y no puede seguir cargado.

💢   Variando la brillantez del haz luminoso, los puntos del tambor se cargan y descargan. Conforme el tambor pasa por el recipiente del tóner (pigmento resinoso negro) las áreas cargadas atraen partículas de tóner que se adhieren a las áreas que no estuvieron expuestas a la luz, en tanto que no se produce

adhesión en las áreas expuestas. El papel se carga pasándolo por otro alambre de carga, conocido como alambre de corona, de manera que cuando pasa cerca del tambor, atrae el tóner de éste. A continuación, las partículas de tóner se funden con un cilindro de fusión en caliente de manera que, una vez que

pasan entre los rodillos, se adhieren con firmeza al papel. En la actualidad, las impresoras láser mas comunes alcanzan una resolución de 200 puntos por pulgada.

Escrito por Archie Tecnology

🧐 UNIDAD de PRESENTACIÓN VISUAL, la PANTALLA 🖥️

Unidad de pantalla visual VDU

🖥️   Cada vez más se presentan datos usando una unidad de pantalla visual (VDU).

Con una pantalla de tubo de rayos catódicos, la imagen en la pantalla se construye mediante el movimiento del punto formado por un haz electrónico en una serie de líneas escaneadas de manera horizontal, una después de la otra hacia abajo de la pantalla. La imagen se crea mediante la variación de la intensidad del punto en la pantalla a medida que cada línea se escanea. A esta pantalla en forma de trama se le conoce como no entrelazada, lo podemos ver en esta imagen en el apartado a).  👦

a) Pantalla no entrelazada, b) pantalla con escaneo entrelazado

Reducción de los efectos de parpadeo 

😀   Para reducir los efectos de parpadeo se utilizan dos escaneos que recorren la pantalla hacia abajo y trazan una imagen completa. En el primer escaneo se trazan todas las líneas impares y en el segundo las líneas pares. A esta técnica se le llama entrelazado como vemos en la imagen anterior en el apartado b).

La pantalla de la unidad de presentación visual está recubierta con una gran cantidad de puntos de fósforo, estos puntos forman los pixeles. El término pixel denota al mínimo punto utilizable en una pantalla. Un carácter de texto o un diagrama se producen en la pantalla mediante la iluminación

selectiva de estos puntos. La siguiente figura muestra cómo, para una matriz de 7 por 5, los caracteres se construyen por el haz electrónico que se mueve hacia abajo y en zigzag por la pantalla.  👊

Carácter construido por una luz selectiva

Formato ASCII 

👉   Los datos de entrada de la VDU por lo general se expresan en formato ASCII (American Standard Code for Information Interchange) digital. Este es un código de 7 bits, por lo que permite representar 

27 = 128 caracteres. Esta cantidad abarca todos los caracteres estándar de un teclado y algunas funciones, como RETORNO, que indica el final de una línea y el inicio de la siguiente. La Tabla siguiente contiene una lista abreviada de este código.

Código ASCII

Escrito por Archie Tecnology

✍️ ELEMENTOS para la PRESENTACIÓN de DATOS

Medidor digital

Esta publicación y las siguientes vamos a exponer una breve visión general de los ejemplos de elementos para la presentación de datos que se usan con mayor frecuencia.   👌

Medidores analógicos y digitales

✋  El medidor de bobina móvil es un indicador analógico con un puntero que se mueve a través de una escala. El movimiento básico del instrumento es un microamperímetro de c.d. con derivadores, multiplicadores y rectificadores que están en uso para convertirlo a otros intervalos de corriente directa y medición de corriente alterna y medición de corriente alterna, voltaje directo y voltaje alterno. Con corrientes voltajes alternos, el instrumento es restringido a 50 Hz y 10 Hz. La precisión de tal medidor depende de algunos factores, entre ellos la temperatura, la presencia de campos magnéticos cercanos o materiales ferrosos, la forma en la que se conecta el medidor, la fricción de los cojinetes, imprecisiones en la escala que se hacen durante la fabricación, etc. Además, hay errores en la lectura del medidor, por ejemplo, errores de paralaje cuando se lee la posición del puntero contra la escala desde un ángulo que no sea directo en ángulos rectos a la escala y errores que surgen desde el cálculo de la posición del puntero entre las marcas de la escala. La precisión general por lo común es del orden de +-0.1 a +-5%.

😀  El tiempo que le lleva al medidor de bobina móvil alcanzar una deflexión firme por lo general es de unos pocos segundos. La resistencia baja del medidor puede presentar problemas por efecto de la carga.

😁  Un voltímetro digital da en su lectura una secuencia de dígitos. Este tipo de exhibidor elimina los errores de paralaje e interpolación y su exactitud puede llegar a +-0.005%. El voltímetro digital es en esencia una unidad de muestreo y retención conectada a un convertidor analógico o digital, y un

contador que se encarga de contar la salida, como vemos en esta imagen. 

Principio del voltímetro digital

Su resistencia es elevada, de orden de 10 MΩ, por lo que sus efectos por carga son menos probables que en el medidor de bobina móvil cuya resistencia es mucho menor.

👉   Por ejemplo, si las especificaciones de un voltímetro digital indican "tasa de muestreo aproximada de 5 lecturas por segundo", quiere decir que el voltaje de entrada se muestrea cada 0.2 s. Este es el tiempo que el instrumento tarda en procesar la señal y obtener una lectura. Entonces, si el voltaje de entrada cambia a una tasa tal que se presenten cambios significativos en 0.2 s, es posible que la lectura del voltímetro tenga errores. La tasa de muestreo típica de un voltímetro digital económico es de 3 por segundo y tiene una impedancia de entrada de 100 MΩ.

Grabadoras analógicas registradoras

😋   Las grabadoras analógicas registradoras contienen datos registrados en papel hechos con tinta en plumas de punta de fibra robusta, mediante el impacto de un puntero que presiona una cinta de carbón contra el papel, mediante el uso de papel térmicamente sensible cuyos cambios colorean cuando un puntero caliente se mueve a través de éste, con un rayo de luz ultravi1oleta que cae en el papel sensible a éste y mediante un punzón de alambre de tungsteno moviéndose a través de la superficie de un papel especialmente recubierto, una fina capa de aluminio sobre la tinta coloreada, y la descarga eléctrica removiendo el aluminio sobre el tinte coloreado, y exponiendo el colorante. Muchas aplicaciones han sido sustituidas por instrumentos virtuales, como veremos más adelante en próximas publicaciones.

Escrito por Archie Tecnology

🛠️ El ACONDICIONAMIENTO de SEÑALES ELÉCTRICAS

Módulo de acondicionamiento de señal de voltaje

💥 La señal de salida del sensor de un sistema de medición en general se debe procesar de una forma adecuada para la siguiente etapa de la operación. La señal puede ser, por ejemplo, demasiado pequeña y tener que amplificarse; podría contener interferencias que eliminar; ser no lineal y requerir linealización; ser analógica y requerir digitalización; ser digital y convertirse en analógica, ser un

cambio en el valor de la resistencia y convertirse en un cambio de corriente; consistir en un cambio de voltaje y convertirse en un cambio de corriente de magnitud adecuada, etcétera. A todas estas modificaciones se les designa en general con el término acondicionamiento de señal. Por ejemplo, la salida de un termopar es un voltaje pequeño de unos cuantos milivoltios. Puede usarse un módulo acondicionador de señal para convertir esta salida en una señal de corriente de tamaño adecuado, proporcionar un medio para rechazar ruido, linealızar y compensar por unión fría (es decir, la compensación cuando la unión fría no está a 0° C).

Procesos del acondicionamiento de señales eléctricas 

💢 Los siguientes son algunos de los procesos que se pueden presentar en el acondicionamiento de una señal:

• Protección para evitar daño al siguiente elemento, por ejemplo, un microprocesador, como consecuencia de un voltaje o una corriente elevados. Así puede haber resistores limitadores de corriente en serie, fusibles que se funden si la corriente es muy alta, circuitos para protección por polaridad y limitadores de voltaje.

• Convertir una señal en un tipo de señal adecuado. Esto podría significar convertir una señal en un voltaje o una corriente de c.d. Por ejemplo, el cambio en la resistencia de un extensómetro se debe convertir en un cambio de voltaje. Para ello se utiliza un puente de Wheatstone y se aprovecha el voltaje de desbalance. Aquí también podría necesitarse una señal digital o analógica , existen los convertidores digital a analógico y los convertidores analógico a digital.
• Obtención del nivel adecuado de la señal. En un termopar, la señal de salida es de unos cuantos milivoltios. Si la señal se va a alimentar a un convertidor analógico a digital para después entrar a un microprocesador, será necesario amplificarla en forma considerable a voltios en lugar de milivoltios. En la amplificación es muy común utilizar amplificadores operacionales.
• Eliminación o reducción del ruido. Por ejemplo, para eliminar el ruido en una señal se utilizan filtros.
• Manipulación de la señal, por ejemplo, convertirla en una función lineal de una variable. Las señales que producen algunos sensores, como los medidores de flujo, son no lineales y tal vez se use un acondicionador de señal para que la señal que se alimenta, al siguiente elemento sea lineal.

💣 En las siguientes publicaciones se describen algunos elementos que se pueden emplear para acondicionar señales. ¡Síguenos y no te pierdas nuestros tutoriales!.

Escrito por Archie Tecnology

💻 Los TECLADOS

Teclado de un PC

⇉  Los teclados están formados por arreglos de interruptores como el teclado de una computadora o el teclado de membrana de dispositivos como el horno de microondas.

Teclado

a) Tecla de contacto, b) tecla de membrana, c) teclado de 16 vías

La figura anterior ☝ en el apartado a) muestra la tecla tipo contacto que en general se utiliza en un teclado; al oprimir el pulsador de la tecla se fuerza la unión de los contactos, y cuando la tecla se libera el resorte la regresa a su posición desactivada. Los interruptores de membrana típicos (figura apartado b) constan de dos películas plásticas del espesor de una oblea, sobre las cuales se han depositado dos capas conductoras. Estas están separadas por una capa espaciadora. Al oprimir el área de interruptor de la membrana, la capa del contacto superior se cierra con la inferior y se hace la conexión; cuando se deja de presionar, cesa la conexión.

👉 Si bien los interruptores de estos arreglos se podrían conectar de manera que produjesen señales independientes al cerrar, un método más económico es conectarlos en un arreglo que no requiera una salida independiente por cada tecla, sino que cada una de ellas produzca una combinación renglón-columna única. En la figura apartado c) se muestran las conexiones de un conjunto de teclas de 16 vías.

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