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Sintetizador de frecuencias digital con PLL
Los PLL son una pequeña asignatura pendiente de mis comienzos con la electrónica. Y antes o después debía dedicarles una entrada. Es curioso, después de tantos años, mirar hacia atrás y recordar aquellos tiempos en los que, en esencia, no tenías ni idea de lo que estabas haciendo.
Yo empecé a interesarme por la electrónica a principios de los 90. Había leído en una enciclopedia que un transistor era un componente con tres patillas y servía para amplificar señales. Encontré un juguete o radio rota con componentes de esos, como los de la foto. Corté uno (no sabía soldar), y lo conecté entre los terminales de un altavoz que vete a saber de dónde había salido. Cuando hablé por él no me pareció que mi voz sonara más fuerte. Aquello era frustrante; los libros mienten. Tendría unos diez añitos.
Al poco vinieron las revistas de electrónica, el soldador, y las emisoras; el ordenador tardó algo más. Entre mis primeros proyectos fallidos, un previo de recepción que atenuaba la señal en vez de amplificarla. Y un amplificador de micrófono que se convirtió -sin quererlo- en un oscilador.
El primer circuito que funcionó como debía fue un generador de baja frecuencia construido con el integrado CD4046. Y de él vengo a hablaros hoy.
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Yo empecé a interesarme por la electrónica a principios de los 90. Había leído en una enciclopedia que un transistor era un componente con tres patillas y servía para amplificar señales. Encontré un juguete o radio rota con componentes de esos, como los de la foto. Corté uno (no sabía soldar), y lo conecté entre los terminales de un altavoz que vete a saber de dónde había salido. Cuando hablé por él no me pareció que mi voz sonara más fuerte. Aquello era frustrante; los libros mienten. Tendría unos diez añitos.
Al poco vinieron las revistas de electrónica, el soldador, y las emisoras; el ordenador tardó algo más. Entre mis primeros proyectos fallidos, un previo de recepción que atenuaba la señal en vez de amplificarla. Y un amplificador de micrófono que se convirtió -sin quererlo- en un oscilador.
El primer circuito que funcionó como debía fue un generador de baja frecuencia construido con el integrado CD4046. Y de él vengo a hablaros hoy.
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| El primer integrado que compré. Por el código parece fabricado en 1986. EyC. |
Tu primer proyecto con DSP
Un DSP es un chip pensado para hacer Procesado Digital de Señales. Se usa mucho en equipos de sonido, vídeo, control industrial, instrumentos musicales, telecomunicaciones, equipo médico... se usa mucho en todas partes. A lo largo de este artículo veremos qué tienen de especial estos integrados, qué los distingue de un microcontrolador normal.
Si buscas en Google cómo usar Arduino encontrarás millones de resultados, webs de electrónica, blogs con conceptos básicos, vídeos explicativos, circuitos de ejemplo, preguntas en foros, tutoriales, etc. Si buscas cómo usar un DSP encontrarás páginas de fabricantes, notas técnicas, vídeos superficiales o cursos sobre procesamiento de señal. Este es un tema complejo. Y aunque intentaré hacerte una introducción de la forma más sencilla, algunos conceptos son muy técnicos y pueden parecerte más próximos a un trabajo de máster que a un proyecto de tiempo libre.
En cualquier caso, déjame darte la clave del artículo nada más empezar: una instrucción binaria. Una operación aritmética tan específica que cuesta entender por qué revolucionó el mundo digital. Consiste en multiplicar dos números y sumar el resultado en un acumulador. Sólo eso. Esa instrucción se llama MAC y podríamos decir que marca la diferencia entre un procesador de uso general y un DSP.
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Si buscas en Google cómo usar Arduino encontrarás millones de resultados, webs de electrónica, blogs con conceptos básicos, vídeos explicativos, circuitos de ejemplo, preguntas en foros, tutoriales, etc. Si buscas cómo usar un DSP encontrarás páginas de fabricantes, notas técnicas, vídeos superficiales o cursos sobre procesamiento de señal. Este es un tema complejo. Y aunque intentaré hacerte una introducción de la forma más sencilla, algunos conceptos son muy técnicos y pueden parecerte más próximos a un trabajo de máster que a un proyecto de tiempo libre.
En cualquier caso, déjame darte la clave del artículo nada más empezar: una instrucción binaria. Una operación aritmética tan específica que cuesta entender por qué revolucionó el mundo digital. Consiste en multiplicar dos números y sumar el resultado en un acumulador. Sólo eso. Esa instrucción se llama MAC y podríamos decir que marca la diferencia entre un procesador de uso general y un DSP.
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| Pues esto es un filtro digital, aunque no lo parezca. EyC. |
Clonar un RFID con tu propio hardware
En el artículo anterior tratamos sobre leer tarjetas de proximidad. Y acabamos diciendo lo fácil que es copiar las más básicas.
En este artículo vamos a experimentar con RFID de baja frecuencia (125kHz). Haremos nuestro propio lector/grabador usando un microcontrolador y algunos componentes discretos. Diseñaremos la electrónica, el firmware y el software para hablar con un chip regrabable.
Una cosa más: este es un blog técnico. Si tu única intención es copiar tarjetas, un clonador chino vale $7.45 y sólo tiene dos botones. No necesitas seguir leyendo, sabrás usarlo.
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En este artículo vamos a experimentar con RFID de baja frecuencia (125kHz). Haremos nuestro propio lector/grabador usando un microcontrolador y algunos componentes discretos. Diseñaremos la electrónica, el firmware y el software para hablar con un chip regrabable.
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| El llavero de la derecha no tiene número, puede hacerse pasar por los otros dos chips. |
Una cosa más: este es un blog técnico. Si tu única intención es copiar tarjetas, un clonador chino vale $7.45 y sólo tiene dos botones. No necesitas seguir leyendo, sabrás usarlo.
Leer tarjetas de acceso RFID, sin Arduino
Hoy comenzaremos hablando de osciladores, palos de bambú y géiseres y terminaremos hablando de seguridad física. Porque ¿sabes que las cocinas de inducción, los cargadores inalámbricos y algunos antirrobos se basan en el mismo principio que los tornos de entrada al trabajo?
Vamos a ver cómo funcionan las tarjetas identificativas de proximidad de baja frecuencia -comúnmente llamadas RFID-. Pero antes de llegar hasta ahí, recorreremos un camino para entenderlo mejor. Hoy os traigo experimentos con bobinas.
Empezaremos por construir un oscilador muy sencillo, al que añadiremos un buffer y una etapa de salida a transistores. Con él excitaremos un circuito resonante LC y haremos algunas pruebas. Por último, leeremos un dispositivo RFID y, como bonus track, decodificaremos el protocolo de una tarjeta no estándar usando ingeniería inversa digital.
En su día ya dedicamos un artículo a Las oscilaciones amortiguadas. Este lo vamos a dedicar a las oscilaciones forzadas y uno de sus usos más habituales en nuestro día a día.
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Vamos a ver cómo funcionan las tarjetas identificativas de proximidad de baja frecuencia -comúnmente llamadas RFID-. Pero antes de llegar hasta ahí, recorreremos un camino para entenderlo mejor. Hoy os traigo experimentos con bobinas.
Empezaremos por construir un oscilador muy sencillo, al que añadiremos un buffer y una etapa de salida a transistores. Con él excitaremos un circuito resonante LC y haremos algunas pruebas. Por último, leeremos un dispositivo RFID y, como bonus track, decodificaremos el protocolo de una tarjeta no estándar usando ingeniería inversa digital.
En su día ya dedicamos un artículo a Las oscilaciones amortiguadas. Este lo vamos a dedicar a las oscilaciones forzadas y uno de sus usos más habituales en nuestro día a día.
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| Llave de acceso RFID a 125kHz. EyC. |
Un contador radiactivo... de mentira
Hoy os propongo imitar un contador Geiger. Suena como tal, mide como tal, pero -en vez a la radiación- reacciona a la temperatura.
Había pensado proyectar un contador de radiación de verdad. Al fin y al cabo todos hemos visto Chernobil y somos expertos en energía nuclear. Hay muchos detectores caseros, algunos con un tubo comercial, otros usan una válvula de vacío, también está el detector de chispas, la cámara de iones, he visto otros que usan un fotodiodo PIN, un CCD... Pero todos los medidores de radiactividad tienen una pega: resultan un tanto aburridos salvo que tengas algo radiactivo que medir.
Durante todo este artículo hablaremos de radiactividad. Describiremos cómo funciona un tubo Geiger-Müller y lo simularemos en el firmware de un PIC. Después hablaremos de contadores y construiremos un indicador analógico. Para terminar, nos centraremos en las unidades radiológicas y programaremos un dosímetro digital.
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Había pensado proyectar un contador de radiación de verdad. Al fin y al cabo todos hemos visto Chernobil y somos expertos en energía nuclear. Hay muchos detectores caseros, algunos con un tubo comercial, otros usan una válvula de vacío, también está el detector de chispas, la cámara de iones, he visto otros que usan un fotodiodo PIN, un CCD... Pero todos los medidores de radiactividad tienen una pega: resultan un tanto aburridos salvo que tengas algo radiactivo que medir.
Durante todo este artículo hablaremos de radiactividad. Describiremos cómo funciona un tubo Geiger-Müller y lo simularemos en el firmware de un PIC. Después hablaremos de contadores y construiremos un indicador analógico. Para terminar, nos centraremos en las unidades radiológicas y programaremos un dosímetro digital.
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| Uranio disparando partículas dentro de una cámara de niebla. |
La presión atmosférica, BMP280
Dedico esta entrada a la presión atmosférica. Ya sabéis, eso que cuando sube hace calor y cuando baja llueve.
Hablaremos del BMP280, un sensor digital de presión y temperatura con comunicación I2C y SPI. Interpretar la lectura no es fácil, veremos los algoritmos que nos proporciona el fabricante y su API. Lo conectaremos a la Raspberry y registraremos la presión durante unos días. Para terminar estudiaremos las variaciones debidas a la llamada marea barométrica y los registros durante una breve tormenta.
Hasta el siglo XVI, la ciencia que se enseñaba en las universidades, la ciencia de verdad, en la que creía todo el mundo sin discusión, era la física aristotélica. Entonces llegó Copérnico y nos mostró que, a veces, las verdades bien establecidas y enseñadas durante generaciones no son ciertas. Llegó Francis Bacon y nos enseñó que la ciencia y la dialéctica son cosas distintas; y que algo no es verdad tan sólo porque sea razonable. Galileo nos explicó cómo hacer experimentos y ayudarnos de los números para proceder. Newton recorrió ese camino para sintetizar la nueva ciencia de la época en su obra culmen -que todos conocéis-, enterrando para siempre la física aristotélica.
Esta revolución ocurrió a lo largo del s.XVII, y cambió el modo de hacer ciencia a partir de entonces. Contribuyó a ello sin duda el descubrimiento de que el aire es material, que de hecho ofrece resistencia a los cuerpos que caen y, sobre todo de que el aire pesa.
Todo comenzó cuando alguien intentó bombear agua de un pozo de más de 10 metros de profundidad... y vio que no se podía.
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Hablaremos del BMP280, un sensor digital de presión y temperatura con comunicación I2C y SPI. Interpretar la lectura no es fácil, veremos los algoritmos que nos proporciona el fabricante y su API. Lo conectaremos a la Raspberry y registraremos la presión durante unos días. Para terminar estudiaremos las variaciones debidas a la llamada marea barométrica y los registros durante una breve tormenta.
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| Botella barométrica o barómetro de Goethe. EyC. |
Hasta el siglo XVI, la ciencia que se enseñaba en las universidades, la ciencia de verdad, en la que creía todo el mundo sin discusión, era la física aristotélica. Entonces llegó Copérnico y nos mostró que, a veces, las verdades bien establecidas y enseñadas durante generaciones no son ciertas. Llegó Francis Bacon y nos enseñó que la ciencia y la dialéctica son cosas distintas; y que algo no es verdad tan sólo porque sea razonable. Galileo nos explicó cómo hacer experimentos y ayudarnos de los números para proceder. Newton recorrió ese camino para sintetizar la nueva ciencia de la época en su obra culmen -que todos conocéis-, enterrando para siempre la física aristotélica.
Esta revolución ocurrió a lo largo del s.XVII, y cambió el modo de hacer ciencia a partir de entonces. Contribuyó a ello sin duda el descubrimiento de que el aire es material, que de hecho ofrece resistencia a los cuerpos que caen y, sobre todo de que el aire pesa.
Todo comenzó cuando alguien intentó bombear agua de un pozo de más de 10 metros de profundidad... y vio que no se podía.
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| Sensor barométrico BMP280. Bosch. |
Transmisor y receptor digital de ultrasonidos
Se puede transmitir información por cable, por infrarrojos, por teléfono, modulando un tono acústico, por ondas de radio... Hoy os voy a describir un sistema de comunicación digital por ultrasonidos. Algunos pensaréis que es un circuito vulgar y falto de originalidad. Pero os gustan los esquemas con operacionales, lo sé, lo veo en las estadísticas del blog. Os animo a leerlo.
En este artículo describiremos primero analógicamente cómo funcionan transmisor y receptor. Después, ya en el terreno digital, programaremos el firmware del transmisor. En cuanto al receptor, haremos primero un software dedicado y para terminar nos meteremos en el sistema operativo con unas explicaciones un tanto más avanzadas.
Utilizaremos transductores ultrasónicos a 40kHz como los que podéis encontrar en estos módulos para medir distancias. No he encontrado la referencia exacta, pero a la vista se parecen mucho a los que vienen en el datasheet del modelo 400ST160.
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En este artículo describiremos primero analógicamente cómo funcionan transmisor y receptor. Después, ya en el terreno digital, programaremos el firmware del transmisor. En cuanto al receptor, haremos primero un software dedicado y para terminar nos meteremos en el sistema operativo con unas explicaciones un tanto más avanzadas.
Utilizaremos transductores ultrasónicos a 40kHz como los que podéis encontrar en estos módulos para medir distancias. No he encontrado la referencia exacta, pero a la vista se parecen mucho a los que vienen en el datasheet del modelo 400ST160.
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| Medidor de distancia por ultrasonidos. Circuito de partida. |
Describiendo un protocolo desconocido
Imagina que estás frente a una pared de roca y quieres escalarla. Buscas alguna indicación y consultas la guía, pero nadie lo ha hecho antes. Nadie te dice cómo empezar ni por donde seguir, sólo debes fijarte con atención y encontrar algún sitio donde agarrarte para ir subiendo lentamente.
Este es el proceso de análisis en cualquier investigación, desde científica a policíaca. En ocasiones no tienes ni idea de a dónde te va a llevar. Sólo buscas indicios y relacionas patrones sin saber si caminas en la dirección correcta. Con el tiempo, alguna pieza encaja y encuentras un punto de apoyo que te permite certificar el trabajo hecho hasta el momento. Desde ahí continúas subiendo.
En la entrada anterior Demodular AFSK, desde cero explicamos cómo demodular e interpretar un protocolo conocido. En esta te invito a investigar una señal desconocida. Iremos deduciendo las capas desde la portadora de radio hasta los mensajes de texto para averiguar el origen.
Hay programas tipo Universal Radio Hacker, destinados a facilitar esta labor. Al profesional le ahorrarán mucho trabajo tedioso. Nosotros, dado que no somos profesionales, lo haremos de modo artesanal sin recurrir a software especializado.
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Este es el proceso de análisis en cualquier investigación, desde científica a policíaca. En ocasiones no tienes ni idea de a dónde te va a llevar. Sólo buscas indicios y relacionas patrones sin saber si caminas en la dirección correcta. Con el tiempo, alguna pieza encaja y encuentras un punto de apoyo que te permite certificar el trabajo hecho hasta el momento. Desde ahí continúas subiendo.
En la entrada anterior Demodular AFSK, desde cero explicamos cómo demodular e interpretar un protocolo conocido. En esta te invito a investigar una señal desconocida. Iremos deduciendo las capas desde la portadora de radio hasta los mensajes de texto para averiguar el origen.
Hay programas tipo Universal Radio Hacker, destinados a facilitar esta labor. Al profesional le ahorrarán mucho trabajo tedioso. Nosotros, dado que no somos profesionales, lo haremos de modo artesanal sin recurrir a software especializado.
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