Se inventa el primer osciloscopio óptico del mundo | Osciloscopio ondas | Ejemplos de uso del osciloscopio | Aplicaciones del osciloscopio en la ingeniería | Longitud de onda de la luz | Para que sirve la luz visible

Investigación y desarrollo del primer osciloscopio óptico en la historia

Así como lo leen, y es que en una última publicación de la revista Nature Photonics, se muestra el trabajo  referente a lo que es la invención del primer osciloscopio óptico del mundo, esto es algo novedoso debido a que es muy complicado detectar el campo eléctrico de una onda de luz. Los osciloscopios convencionales o que la mayoría de estudiantes e ingenieros en electrónica usan, son solo capaces de detectar las frecuencias más bajas, ya sea de radio, microondas o que llegan a un rango máximo de Giga-Hertz, y es así que un equipo de trabajo de la Universidad de Florida Central desarrolló el primer dispositivo que es capaz de convertir las oscilaciones de una señal de luz en una señal eléctrica, para de esta manera poder ver en una pantalla como lo hacen los osciloscopios.

Es realmente un desafío poder detectar este campo eléctrico de la luz, debido a su alta frecuencia o velocidad a la que oscila, si tomamos en cuenta el espectro electromagnético, las radiaciones de luz visible oscilan en frecuencias del rango aproximado de Peta-hertz, pero es más coherente expresar estas cantidades en longitudes de onda, estas estarían comprendidas entre los 450 nanómetros a 750 nanómetros (o desde el ultravioleta al infrarrojo). Lo que se sabe actualmente, es que hay dispositivos que pueden detectar la luz solo mediante pulsos, pero no así los picos y valles de estos pulsos. Recae en gran importancia estas altas velocidades de oscilación que alcanza la luz, debido a que esto permite transmitir información en mayor densidad. Es también importante lograr detectar los picos y valles, ya que es allí donde se trabaja para colocar la información, mezclarla con la señal de luz o modularla de manera adecuada en esta portadora.

Para la comprobación de este dispositivo, se usó los pulsos de luces láseres individuales, para detectar los campos eléctricos en tiempo real. Según el profesor Michael Chini, quien es parte del equipo, las limitaciones de los osciloscopios convencionales se rigen a la velocidad en que detectan estas oscilaciones de la luz, pero este dispositivo que desarrollaron puede aumentar aproximadamente su velocidad en un factor de 10000, como señalan.

Como partes importantes de la investigación y desarrollo de este dispositivo tenemos el esquema de medición de disparo único, simulaciones, mediciones de la dependencia de fase envolvente de la portadora, otras mediciones, configuración experimental, recolección y análisis de datos obtenidos, para su posterior publicación.

Y lo que resta por hacer, según el equipo de UCF, es ver hasta donde se puede llegar, qué otros avances puede brindar tal velocidad alcanzada.

Opinión, posibles aplicaciones que se le puede buscar

Sin lugar a dudas esta investigación podría ser una gran revolución, traería grandes avances y se simplificarán muchas cosas, por ejemplo en el campo de las comunicaciones ópticas, pero más concretamente en las comunicaciones cuánticas, ya que recientes investigaciones proponen el uso de nanoantenas o antenas ópticas para más seguridad, entonces tener esta clase de osciloscopios a la mano permite estudiar con más detalle la respuesta que dan estos dispositivos a las señales ópticas, y continuar haciendo mejoras. Otro tipo de tecnología en la que podría volverse útil es en la creación de nuevos paneles solares, más eficientes, estos también podrían usar nanoantenas o algunos semiconductores más adecuados para aprovechar mejor la energía que se capta, se podría igualmente verificar en la pantalla del osciloscopio como se comportan los dispositivos ante la señal de luz solar en directo. Así mismo se podría trabajar de manera más eficiente con el osciloscopio en otros campos como la fotónica, espectroscopía, en la mejora de sensores ópticos, etc.

Referencias:

https://phys.org/news/2021-12-team-world-optical-oscilloscope.amp

https://es.wikipedia.org/wiki/Espectro_visible

Nueva placa de desarrollo Sparkfun Artemis Global Tracker para internet de las cosas mediante satélite | Sparkfun Iridium | Artemis Arduino | Sparkfun Artemis wifi

Una nueva placa de desarrollo, sacada al mercado por la empresa Sparkfun, funciona en cualquier parte del mundo, incluso en los polos, gracias a la posibilidad de conectividad con satélites Iridium, permite enviar y recibir mensajes de medición cortos, como de temperatura, humedad, la posición, internet de las cosas, entre otras. Se trata de Sparkfun Artemis Global Tracker. Así mismo cuenta con ciertas alternativas muy prácticas, en lo que respecta a la fuente de energía de este módulo así como también un bajo consumo.

Citando de manera general este módulo consta de las siguientes tres partes que son el receptor GNSS u-blox ZOE-M8Q, el módem o transceptor de satélite Iridium 9603 N y el sensor PHT TE MS8607. A continuación se detalla todos los componentes de esta placa de desarrollo:

- Transceptor Iridium 9603 N:

Gracias a su posibilidad de conexión con satélites Iridium, se logra establecer una cobertura global, este módulo también puede ser energizado sin ningún problema por dos supercapacitores de un faradio cada uno, y tiene un cargador exclusivo para ellos el LTC 3225. 

- Receptor GNSS u-blox ZOE-M8Q:

Proporciona el seguimiento de ubicación, este funciona a una altura máxima de 50000 metros, soporta una velocidad máxima de 500 m/s, una precisión horizontal de 2.5 metros, 72 canales de recepción, precisión de rumbo 0.3 grados y una precisión de velocidad de 0.05 m/s.

- Sensor PHT TE MS8607 (presión, humedad y temperatura):

En lo que respecta a la presión su rango de funcionamiento es de 10 a 2000 mbar con un margen de error de 2 mbar, en la humedad relativa su rango es de 0 a 100 por ciento con un margen de error de 3%, para la temperatura este opera entre -40 a 85° C con margen de error de 1° C.

-Procesador:

Posee una antena y radio BLE, memoria RAM de 384k, memoria flash de 1M, velocidades de 48 a 96 MHz, consumo de menos de 5 miliwatts.

-Energía:

Para la parte de energía se tiene incluidas baterías LiPo, Conector USB tipo C, lo que más llama la atención es la posibilidad de conectar un panel solar de hasta 6 voltios. 

-Otros aspectos:

Un conector Qwiic, conectores SMA para las antenas, control de carga de baterías LiPo MCP73831. Pines SPI e I2C, 5 pines GPIO, y 5 I/O digitales.

El módulo promete ser el que controle a todos al anteriores, según sus fabricantes, sus aplicaciones son muy variadas, para lugares remotos como montañas o desiertos, algunas aéreas también, hay más libertad de movilidad siempre y cuando el cielo se encuentre despejado para transmisión o recepción, alertas y control remoto de dispositivos de manera inmediata. 

Otro aspecto a destacar es el pago del servicio, para habilitar la conectividad con el satélite Iridium, este es de 17$ por cada mes que se vaya a usar, no es necesario un contrato anual. En cambio si se va a contratar un proveedor diferente a Iridium, habrá que pagar una tarifa de 60$ para el desbloqueo, se incluye también sistema de facturación.

La placa también se puede integrar sin ningún problema para lograr una comunicación satelital mediante Arduino. Hay también que registrarse en la página Rock7 para habilitar el servicio y vincular sus dispositivos a la red Iridium.

El costo de módulo Artemis Global Tracker ronda los 400 dólares (399.95$), ya está disponible en la tienda en línea de SparkFun, podrás encontrar también otros accesorios y dispositivos similares.

Mira también otro módulo 👈  que realiza una función similar, aunque este ya salió al mercado más antes, es también compatible con Arduino.

En fin, en resumidas este módulo es muy útil para muchas aplicaciones que requieren redes de sensores que se encuentran en lugares muy remotos, o así también para redes IoT muy amplias, que de otra manera tal vez 10 años atrás sería algo imposible lograr esto, es un buen justificativo para su costo, a parte que también hay que pagar por el servicio satelital. Esperemos también que con las nuevas tecnologías satelitales que están por venir, se reduzcan también los costos por estos servicios.

Referencias:

https://youtu.be/u2vDePRDPEE

https://www.sparkfun.com/products/18712

¿Cómo almacenar energía renovable ? | 10 formas de almacenar la energía renovable | Sistemas de almacenamiento de energía renovable | Almacenamiento de energía renovable a gran escala

Las 10 formas de almacenar la energía renovable

Las energías renovables tienen como principal característica, que son de disponibilidad intermitente, y además hay momentos en los cuales llegan a producir mucha energía, llegando a tener un flujo de energía sobrante, por tal motivo se pretende aprovechar esta energía de la mejor manera, hay quienes afirman que se puede vivir cien por ciento de ella, y además lo que se busca sobre todo es reducir las emisiones de CO2 y usar energía más amigable con el ambiente para así evitar el calentamiento global. Por lo tanto hay que buscar usar métodos que puedan almacenar esta energía a gran escala y de manera eficiente, es por eso que citaremos los más importantes:

Baterías de ion-Litio

Esta clase de baterías son las que más usamos comúnmente, pero también se puede extender este uso a gran escala, tal ejemplo de ello son las baterías desarrolladas por la compañía Tesla (Tesla Powerpack), que se las usa por ejemplo para el almacenamiento de energía producida de manera eólica.

Baterías con electrolito sólido

Estas serían una mejora de las actuales baterías de litio, ya que su electrolito líquido puede llegar a ser inflamable, por eso se lo sustituye por un electrolito sólido más adecuado. Tal ejemplo del desarrollo de este tipo de baterías son las que fabrican las empresas Ionic Materials y Toyota. 

Baterías de flujo

Otro tipo de tecnología, son las baterías de flujo, estas tienen dos clases de electrolitos diferentes para cada electrodo de la batería, además su capacidad de almacenamiento de energía es directamente proporcional a la cantidad del electrolito o el tamaño del tanque que lo contiene. También prometen dar alta eficiencia para el almacenamiento de energía

Energía térmica

Otra forma de almacenar energía es en forma de frío o calor, pero para esto se necesita de materiales o compuestos adecuados que pueden retener estos estados térmicos, por tiempos prolongados. Luego este estado térmico es convertido en electricidad o diferencia de voltaje. Estos materiales pueden basarse por ejemplo en carbono para retener calor.

Hidroeléctrica de bombeo

Este tipo de método es muy similar a la producción energía hidroeléctrica que todos conocemos, o igual en principio, pero con la diferencia de que se emplea la energía excedente producida por las centrales hidroeléctricas, para bombear más agua y almacenarla a una altura mayor, con el fin de utilizar si es necesario en algún momento de escasez, para hacerla caer y hacer girar turbinas y producir energía eléctrica nuevamente. Muchos la consideran la más óptima para almacenar la energía renovable a gran escala.

Energía potencial gravitatoria

Hacer caer objetos con el fin de aprovechar la energía potencial almacenada es otro iniciativa, es este caso lo que se hace es apilar objetos, como bloques de hormigón por ejemplo, en una torre que se va haciendo más grande, hasta alcanzar una cierta altura, y desde ahí se van haciendo caer los bloques y así hacer mover generadores. Es un proyecto llevado a cabo por la empresa Energy Vault, y se planea hacerlo trabajar en conjunto con plantas solares y eólicas .

Hidrógeno 

Este método se centra en la utilización del denominado hidrógeno verde H2, este hidrógeno se obtiene mediante electrólisis, el proceso de electrólisis en cambio obtiene energía procedente de otras fuentes renovables como energía solar o eólica. Este hidrógeno verde a su vez también puede ser usado después para almacenar energía, o como combustible. Otra aplicación del hidrógeno es la fabricación de fertilizantes.

Aire comprimido

El aire comprimido se obtiene mediante compresores o bombas, estos a su vez son impulsados por energía excedente de la red eléctrica u otras fuentes renovables, el aire se almacena bajo tierra, también se hace uso de otros sistemas de compensación. El uso que se le da al aire después de ser almacenado es muy similar a la energía hidroeléctrica por bombeo, para hacer girar turbinas y producir electricidad.

Aire frío o líquido

Esta iniciativa es algo parecida a la anterior, con la diferencia que ocupa menos espacio y se almacena aire frío a baja presión, además se reutiliza el frío y no solo el calor producido durante el proceso. El aire se extrae de la atmósfera, se lo limpia, se lo enfría y se lo licua, luego se almacena como aire líquido (no necesita estar bajo tierra), este aire se lo calienta para impulsar turbinas y producir electricidad. La planta igualmente entra operación, con energía excedente de otras plantas.

Baterías de hierro para almacenamiento de energía renovable

Tenemos básicamente dos tipos las de hierro aire y las de flujo que usan hierro. La primera se centra en una oxidación reversible del hierro, es decir al momento de descargarse el hierro se oxida, y al volverse a cargar, el óxido se vuelve a convertir en hierro, y el ciclo continúa. Esta batería promete ser muy eficiente y barata (el kilovatio hora cuesta 20 dólares suministrando energía por cien horas), pero tiene la desventaja de ocupar mucho espacio y ser pesada. Otra ventaja es que su electrolito líquido no es inflamable.

Las baterías de flujo de hierro, principalmente tienen un electrolito que consta de hierro, sal y agua, le que le da también la ventaja de no ser inflamable y ser barata. Se les ha logrado dar una vida útil de 25 años.

Referencias:

https://youtu.be/sQNwqgjp4bg

https://forococheselectricos.com/2021/11/las-baterias-de-electrolito-solido-seran-un-rival-de-futuro-para-el-hidrogeno.html

https://youtu.be/js4IxslSEZU

https://youtu.be/8K1UYwVXQ2I

https://youtu.be/fEXOUvH6kM0

https://youtu.be/R7en9_y_Vu4

Descubren un nuevo método para producir electricidad con calor | Antiferromagnetismo aplicaciones | Materiales antiferromagnetismo | Antiferromagnetismo ejemplos

¿Cómo producir electricidad del calor? Nuevo método

Un estudio referente a nuevos materiales antiferromagnéticos promete ser una mejora para obtener electricidad del calor residual, a diferencia por ejemplo del uso de los semiconductores en generadores termoeléctricos por efecto Seebeck, y de los ferroimanes convencionales, que producen campos magnéticos adicionales no deseados. Es un trabajo publicado en la revista Nature, y que fue realizado por el Instituto Max Planck, con colaboración de la Universidad de Ohio y la Universidad de Cincinnati.

Se intenta aprovechar un fenómeno conocido como efecto Nernst, que está también presente en  los ferroimanes comunes, pero en particular se explora las propiedades de nuevos materiales antiferromagnéticos que presentan de manera anómala este efecto que puede ser utilizado con fines más prácticos. Este efecto Nernst como afirman los expertos,  no debería de existir en estos materiales antiferromagnéticos, pero existe en gran medida en un nuevo material explorado, el YbMnBi2 (su fórmula química).

Anteriormente se había indagado que el efecto Nernst anómalo o ANE se podía producir en materiales ferromagnéticos, con lo cuál se lograba generar electricidad del calor, incluso sin la influencia de un campo magnético. Existe un parámetro conocido como fase Berry que se correlaciona con el ANE, y ésta a su vez lo puede incrementar en mayor cantidad.

Es bien sabido también que el ANE se relaciona con los momentos magnéticos, en especial en los materiales ferromagnéticos. Pero en lo que respecta a los materiales antiferromagnéticos nunca se sospechó de la presencia del ANE, y esto también debido a que en estos materiales los momentos magnéticos externos no son de ninguna manera evidentes o medibles, ni siquiera un campo, y esto también teniendo subredes magnéticas de compensación.

Volviendo a la observación y al estudio de YbMnBi2, este compuesto tiene un récord de ANE encontrado a diferencia de otros materiales antiferromagnéticos, este sería de alrededor 6 mV/K, y esto ocurre debido a un fuerte acoplamiento entre espín y órbita(esto gracias al Bismuto) y estructura de espín no colineal, así también la curva de la fase berry es diferente de cero. Y la topología también es otro factor a tomar en cuenta, aunque primero fue parte en el diseño de imanes.

Esta clase de nuevos materiales antiferromagnéticos, muestran también una buena conductividad eléctrica, pero también lo que llama la atención es que en particular en el compuesto YbMnBi2, es el factor de mérito (ZT) logrado que es anómalo y superior a la de todos los ferroimanes conocidos Pero sin embargo debe seguirse mejorando su rendimiento, aunque señalan, es más alto que el de los ferroimanes.

En síntesis, lo que buscan para aplicaciones más prácticas, es crear generadores termoeléctricos, en donde el flujo de electrones se desplace de manera perpendicular al flujo de calor, y con una estructura más simple que los actuales dispositivos comerciales.

¿Y cuáles son los materiales antiferromagnéticos? 

Son aquellos que presentan la propiedad de antiferromagnetismo, en donde los momentos magnéticos del material están ordenados en pares, en la misma dirección pero con sentido opuesto entre sí. Dan como resultado un magnetismo neto nulo, ya que ambos momentos del par tienen la misma intensidad. En cambio si un momento del par tiene diferente intensidad, se produce una reducción entre sí, pero si se extiende esto en todos los pares del material y se obtiene un momento magnético resultante grande nos referimos a un comportamiento de ferrimagnetismo (aunque se produzca por interacciones antiferromagnéticas), como el caso de la magnetita. Los momentos pueden quedar alineados de acuerdo a la intensidad y sentido de un campo magnético externo aplicado, incluso se puede llegar a anular el antiferromagnetismo, y quedar actuando como un imán permanente.

Otro aspecto que también hay que tomar en cuenta al momento de trabajar con materiales antiferromagnéticos, es la temperatura de Neel, aquella temperatura en la cual este material deja de ser antiferromagnético, para pasar a ser paramagnético. Y esta temperatura puede variar de acuerdo al material, o de acuerdo a sus características.

Opinión:

El efecto Nernst, se produce más comúnmente en semiconductores que en los metales, pero para este trabajo se descubrió un efecto Nernst inesperado en una sustancia que está compuesta solo de metales, lo que nos lleva extender este concepto, aparte del aporte que nos brinda este estudio con respecto al diseño de nuevos dispositivos termoeléctricos más simples y eficientes. 

Algo que no se mencionó, es si este método también se puede aplicar a la inversa, es decir producir diferencia de temperatura mediante el voltaje, y de haber esta posibilidad, se podría pensar tal vez en crear mejores dispositivos que las celdas Peltier, por lo menos en lo que respecta a simplificar su estructura.

Referencias:

https://www.infobae.com/america/agencias/2021/11/26/ciencia-nuevo-horizonte-para-producir-electricidad-del-calor-residual/

https://youtu.be/_t53LGmpWLA

https://youtu.be/yWaQ8mtWz-A

Comunicación cuántica ultra segura mediante nanoantenas | Información cuántica | Tecnología cuántica ejemplos | Tecnología cuántica 2021 | Telecomunicaciones cuánticas

¿Qué son las nanoantenas?

Las nanoantenas son una parte de la nanotecnología aplicada a la transmisión y recepción de radiaciones ópticas (principalmente), en lo que respecta a la recepción estas pueden ser de origen artificial o natural (como la radiación solar o la infrarroja). La nano antena se comporta como una antena común y corriente, o que todos conocemos en el ámbito de las radiocomunicaciones, con la diferencia que opera a frecuencias más elevadas, aproximadamente entre los Terahertz y un poco más allá. El parámetro que define muchas veces el tamaño de la antena es la longitud de onda, por tal motivo a frecuencias tan elevadas tendremos longitudes de ondas diminutas, a diferencia de frecuencias más bajas como las de radio o microondas, con las que se pueden trabajar con antenas que son más fácilmente visibles o de mayor tamaño. 

Los fines prácticos que se les ha estado buscando a estas antenas son por ejemplo espectroscopia no lineal, detección de luz visible o no visible, dispositivos fotónicos, manipulación de luz de campo cercano, en las telecomunicaciones, en estas ocasión nos centraremos más en este último aspecto. Otra aplicación interesante que se le puede dar estas antenas, es en la mejora de las celdas solares, al recolectar de manera más eficiente la radiación solar, a diferencia del silicio y otros compuestos químicos que también absorben la luz solar, pero esta clase de tecnología aún está en fase de desarrollo y será motivo de otra publicación más adelante; como se mencionó, solo nos centraremos en su aplicación a las telecomunicaciones cuánticas seguras.

Nanoantenas de plasmón de superficie para comunicaciones cuánticas

En los últimos años el desarrollo de las comunicaciones a adquirido vital importancia, esto debido a que en nuestro día a día ya son una herramienta indispensable, por tal motivo y debido a la globalización que se ha alcanzado, cada vez más personas están conectadas ya sea al internet o a las redes celulares, en fin, por tal motivo las redes de información necesitan ser cada vez más seguras, por lo cual se ha pensado también en implementar las tecnologías cuánticas a estas redes, para así crear medios de transmisión más confiables. La capa física es también una prioridad, y por tal motivo se ha pensado también en usar dispositivos de recepción más seguros y prácticos, un ejemplo de ello son las nanoantenas u antenas ópticas. Es así que un trabajo reciente desarrollado por investigadores de la Universidad de Osaka en Japón, busca el uso de esta clase de antenas que son nanoestructuras metálicas, para mejorar la conversión de fotón a electrón. 

Lo que se desea con estas últimas investigaciones es cambiar la forma clásica de transferencia de información mediante unos y ceros, o lectura solamente de encendido y apagado, por una lectura más complicada que consiste en el spin de los electrones y la polarización de fotones, dando así mayor seguridad y evitar intromisiones. Se pone énfasis en mejorar la absorción de los fotones en un factor de 9, ya que actuales tecnologías cuánticas que se usan en repetidores no son muy eficientes, en estas es más común el material arseniuro de galio. Luego de darse esta absorción de fotones así mismo se desea una conversión eficaz a electrones, para el caso de las nuevas antenas propuestas, estas serían unos anillos concéntricos hechos de oro. El propósito de estos anillos concéntricos es encaminar la luz a un solo punto, en el centro, conocido como punto cuántico, obteniendo así una diferencia o lectura de voltaje, detectando así un cambio, esto pasa muy desapercibido por los dispositivos de arseniuro. 

Los puntos cuánticos, son semiconductores de escala nanométrica que serían los que se encargan almacenar ese cambio de voltaje detectado, luego de ser transferido desde la antena. Lo que sería interpretado como el cambio de estado de los bits, entre unos y ceros, pero esto es de una manera cuántica. Además, señalan que no solo se obtiene electrones provenientes de los puntos cuánticos, sino también más electrones sobrantes que se distribuyeron por otras partes del dispositivo, pero no obstaculizan la lectura principal. Además, afirman de que la absorción puede mejorar teóricamente a un factor de 25.

Estas antenas nanométricas son las denominadas antenas de plasmón de superficie, y tienen la esperanza que se pueden usar para enlaces de comunicación (ópticos) de larga distancia seguros, o que hagan uso de propiedades cuánticas para transmitir información.

Referencias:

https://youtu.be/jhdwPoR7YJ8

https://scitechdaily.com/a-nanoantenna-for-long-distance-ultra-secure-quantum-communication/amp/

https://youtu.be/HhHLYJAkQn8

Paneles solares de perovskita prometen ser más eficientes que los de silicio | Silicio y perovskita | Panel solar potente | Celdas solares de perovskita características

Paneles solares de perovskita y posibles mejoras

En las últimas décadas se ha estado buscando nuevas alternativas o nuevos compuestos que permitan superar la eficiencia de los convencionales paneles de silicio, y una de estas propuestas son los nuevos paneles de perovskita.

El problema con los paneles solares de silicio es que solo ofrecen una eficiencia del 20 % para absorber la energía solar, se ha logrado hacer mejoras pero solo se ha llegado a un 25%, y además esta tecnología de silicio es costosa. En cambio los paneles solares de perovskita prometen ser más económicos y de una fabricación más sencilla.

El proceso de desarrollo e investigación de los paneles de perovskita no fue siempre fácil, desde que se empezó alrededor del año 2009, solo se logró obtener una eficiencia de 3.5 %. Más tarde a partir del año 2012 se logró ir aumentando la eficiencia de estos paneles, empezando con un nuevo tipo de perovskita cuyo compuesto es Metilamonio de yoduro de plomo, llegando así en unos años posteriores a lograr eficiencias muy cercanas a las del silicio, de alrededor del 22%, tomando en cuenta esto, tendríamos las mismas eficiencias del silicio pero con un costo más económico. 

Otro aspecto a tomar en cuenta es la vida útil de los paneles solares, por ejemplo los paneles solares comunes de silicio, pueden llegar a durar más de 20 años, los paneles solares de perovskita desde sus primeros desarrollos, han ido aumentando su vida útil, desde unas pocas horas, 4 meses, hasta 4 años con las últimas mejoras. Sin embargo las celdas de silicio las continúan superando en este aspecto, pero continúan las investigaciones para mejorar el desempeño de las celdas de perovskita. 

Al ver el alto rendimiento que aún tienen los paneles de silicio en lo que se refiere a vida útil, una nueva iniciativa busca combinar ambas tecnologías de silicio y perovskita, en una estructura en tándem. En este sentido mostraremos el siguiente ejemplo que combina ambas tecnologías y se obtiene alta eficiencia.

Muy cerca del 30% de eficiencia con celdas solares de tándem

Las perovskitas han empezado a tener gran importancia desde 2008 al convertir de manera muy eficiente la energía solar en electricidad, y en conjunto con el silicio se pretende mejorar aún más esta eficiencia. Es por eso que gracias a los trabajos dirigidos por Steve Albrecht, Bernd Stannowski, y Christiane Becker, pertenecientes a HZB, se ha logrado desarrollar una celda solar en tándem que combina silicio y perovskita, la misma que logró obtener una eficiencia de conversión del 29.8%, o que ya es muy cercana al 30%, lo cual ya ha sido documentado y certificado.

Lo que destaca en esta celda en lo referente a estructura y diseño, es la cara frontal de silicio nano texturizado y la cara posterior con reflector dieléctrico. En lo que respecta al silicio nano texturizado, fue un arduo trabajo demostrar que una superficie nano texturizada rinde mejor que una superficie plana, que empezó con una simulación para estimar y calcular la densidad de fotocorriente hasta llevar este trabajo a la práctica, se empieza desde las nanoestructuras, se continúa con las sub celdas, y se termina con la toda la celda solar en sí, lo que lleva a un mejor rendimiento y estructura. En lo que respecta al reflector dieléctrico este se ha diseñado y optimizado principalmente para reflejar también la luz infrarroja hacia la cara de silicio, siendo absorbida por esta, o con el fin de aprovechar todo el espectro de luz, contribuyendo así también en la mejora del rendimiento y aumento de densidad de fotocorriente.

Estas fueron unas investigaciones que arrancaron desde 2008, y señalan que su mejora continua es aún viable, y que en poco tiempo se logrará superar la eficiencia del 30%, que actualmente se la consideraba como un límite teórico, todo depende de optimización mediante la nanoestructuración de las caras.

Opinión:

Pienso que es un gran aporte, esta mejora que se le da al desempeño de las celdas solares, y que ha logrado subir de un 20% hasta cerca de un 30%, lo que nos lleva a un aumento de casi el 10% y con un costo más bajo que el silicio por si solo, sin embargo esta clase de trabajos están todavía en fase experimental, y poco a poco se los está llevando a la práctica o al uso cotidiano, y además hay que tener en cuenta es su grado de impacto ambiental, sobre todo al momento de quedar obsoletas. Sin embargo me parece que es un poco pobre el rendimiento de 30 %, por lo cual tal vez otra clase de tecnologías si puedan alcanzar un rendimiento superior, como es el caso de las nano antenas o antenas ópticas, que permitan así captar todo el espectro de luz solar (desde los infrarrojos hasta la luz ultravioleta). 

Referencias:

https://youtu.be/q18NV_w0dQw

https://www.chemeurope.com/en/news/1173661/almost-30-efficiency-for-next-generation-tandem-solar-cells.html

Nueva placa de desarrollo Arduino Uno mini de edición limitada | Arduino uno características técnicas

En una publicación del 24 de noviembre del 2021 en el blog de Arduino, se menciona el lanzamiento al mercado de una nueva versión de lo que es una de las más icónicas placas de desarrollo o de hardware libre, el Arduino Uno, esto como señalan, en conmemoración de sus ya más de 10 millones de unidades vendidas, desde su lanzamiento en el año 2010. La nueva edición del dispositivo en sí misma no cambia mucho en lo que respecta a funcionalidad, sin embargo, el cambio más notable es su reducido tamaño. Mencionan también que no se trata de un dispositivo que es solamente funcional, sino que también puede ser coleccionado, es por eso que llama la atención su simpático acabado con colores dorado y negro, y así también la elegancia de su empaque y en su interior también se puede encontrar una tarjeta que tiene las firmas de los mimos creadores o fundadores del proyecto Arduino, el énfasis como señalan es para tratar de llegar a los coleccionistas y seguidores más serios, aunque igualmente está disponible para todos, pero se trata de una edición limitada, por lo cual también dicen que pueden hacer los pedidos de las unidades por adelantado.

Otra diferencia del Arduino Uno normal, es el puerto USB ya que ahora al reducir su tamaño se ha adaptado un puerto USB tipo C, ya que esto también podría ser muy útil, y así podríamos reciclar algunos cables de este tipo que ya no estemos usando, o los tengamos de sobra.

Volviendo al tamaño, este es aproximadamente la cuarta parte del que tiene el Arduino Uno Rev 3, las dimensiones del Arduino Uno es de 68.6 × 53.4 y las del mini son 34.2 × 26.7.

Otro aspecto que personalmente llama la atención es la modificación del conector principal de la energía, ya que ahora se dispone solamente de dos orificios, los mismos que vienen indicados como VIN y GND.

En fin, sé que parecerá algo reiterativo, pero mostraré las características técnicas principales de Arduino uno mini que son las mismas del Arduino Uno Rev 3:

- Voltaje de entrada: de 6 a 12 voltios

- Voltaje de operación del módulo: 5 voltios

- Microcontroladores que están en la placa: ATmega328P (proceso principal), ATmega16U2 (USB-serial)

- Entrada USB (Arduino mini): USB-C

- Características de proceso principal: 2KB de memoria RAM, 32 KB de memoria flash, 8 bit, 16 MHz y 1 KB de memoria EEPROM. 

- Corriente por cada pin: 20 mA (40 mA máxima)

- Comunicación: UART, I2C, SPI

- Temperatura recomendada de operación: de -40° C hasta 85°C

- Pines, entradas y salidas: 14 I/O digitales, 6 entradas analógicas, 6 pines para PWM.

- 4 Leds indicadores incorporados: RX, TX, L, ON

- Dimensiones (Arduino mini): 26.7 milímetros de ancho, 34.2  milímetros de largo

- Peso estimado (Arduino mini): 8.05 gramos

- Consumo de energía: de 55 a 500 mAh

Otro aspecto notable es la sustitución del típico microcontrolador ATmega 328 P por uno SMD, con lo cual logran reducir el tamaño de la placa, pero se tiene la desventaja que si este se daña o se quema será más complicado sustituirlo. Aunque la verdad ya muchos productos de Arduino tienen ya este montaje SMD de los microcontroladores.

Otra pequeña desventaja del nuevo producto desde mi forma de ver es el precio, ya que este ronda los 45 dólares comprando directamente al fabricante, y por ejemplo el Arduino uno Rev 3 ronda los 19.55 $, es la misma funcionalidad pero con el precio más elevado, pero para coleccionistas podría tener un gran valor sentimental sin importar el precio. 

Referencias (podrán ver con más detalle las características en los siguientes links): 

https://blog.arduino.cc/2021/11/24/introducing-the-arduino-uno-mini-limited-edition-pre-orders-now-open/

https://store-usa.arduino.cc/products/uno-mini-le

Nuevos superconductores exóticos podrían mejorar la computación cuántica | Superconductores usos | Tipos de superconductores | Como funcionan los superconductores | Superconductores aplicaciones en la informática

El nuevo descubrimiento realizado por científicos del MIT, promete ser una revolución, ya que se trata de un nuevo material superconductor que aprovecha un fenómeno o propiedad física conocida como superconductividad exótica, y que además puede ser reestructurado a voluntad, lo que sin duda ayudaría a acelerar el desarrollo y la mejora de la computación cuántica, los circuitos electrónicos y quizá buscar otras más diversas aplicaciones.

Se trataría de un nuevo material de carácter cuántico, lo que se conoce comúnmente es que a nivel cuántico o a escala subatómica las propiedades de la física convencional cambian, mejor dicho la materia a escala macroscópica se comporta de manera diferente y predecible o explicable a simple vista,  que a como lo haría por ejemplo una partícula como un electrón o un fotón, pero sin embargo este material desarrollado, lograría manifestar o conservar dichas propiedades cuánticas a escala macroscópica, lo que facilita aún más los trabajos y las investigaciones. El material en sí mismo afirman es de alguna manera fácil de elaborar.

En el material se podría tener dos clases de superconductividad exótica, la primera sería la superconductividad de momento finito, y la otra sería la superconductividad topológica, lo cual daría como resultado un posible material superconductor con la capacidad de trabajar con dos tipos de superconductividad a la vez, o mejor dicho un superconductor que son dos clases de superconductores en uno solo.

Últimamente es más común el desarrollo de materiales superconductores que son muy finos, o conocidos también como bidimensionales o solo de unas pocas capas que son del espesor de un átomo. Estos materiales muy delicados, serían difíciles de trabajar o manipular, lo que podría dificultar las investigaciones sobre esta clase de superconductores. Es por eso que según el investigador principal Joseph Checkelsky en conjunto con sus colegas han desarrollado un material que en realidad es un conjunto de estas capas finas, puestas una encima de otra como formando una torta, lo que da como resultado un cristal grande. También existe en medio de estas, capas espaciadoras o protectoras, pero lo que más destaca es que este material macroscópico se comporta como un material bidimensional que posee esas propiedades cuánticas, y así es más fácil estudiar esta clase de superconductores exóticos.

Volviendo a las características de los superconductores exóticos, estos superconductores transportan los electrones en pares o conocidos como pares de Cooper, pero lograr esto sin problema durante distancias relativamente largas, solo puede ocurrir con materiales especiales o que son limpios.

El material desarrollado para esta investigación tiene principalmente la característica de comportarse como un superconductor de momento finito, y sobre todo perdura siendo así al aplicarle un campo magnético intenso, mostrando así un determinado patrón de pares de Cooper distribuidos en regiones, y que además se comporta como un material muy limpio para el movimiento de los pares de Cooper. Y además afirman que se puede manipular para crear más patrones de este tipo de superconductividad inusual en el mismo material.

Otra propiedad de la que se dieron cuenta como posible, es la de la superconductividad topológica, en la cual los electrones se mueven o se desplazan solamente a través de los bordes del material. Con respecto a esta última, persisten las investigaciones, no está ciento por ciento confirmado, pero cuando esto sea certero sin duda podrán desarrollar definitivamente el superconductor que se comporta como dos superconductores en uno. Sin embargo, con la primera propiedad de superconductividad de momento finito si darían un gran avance en su uso para el desarrollo de la computación cuántica, se trata de una super rejilla natural, con patrones ajustables, mientras que los pares de Cooper se mueven entre los denominados niveles de Landau.

Este trabajo de investigación fue publicado el 3 de noviembre de 2021 en la revista Nature.

Opinión:

Lo que más se podría destacar de este trabajo es que se pone énfasis en el uso de propiedades eléctricas para los procesos de cómputo, en cambio en otros trabajos se hace uso de propiedades ópticas, mediante dispositivos como los láseres. También presenta una ventaja de facilidad de implementación y análisis frente al uso del grafeno rotado por ejemplo, que emplea capas que son solo bidimensionales. En fin... el procesamiento y la computación cuántica ya es una realidad, pero hay que seguir mejorando para que su aplicación e implementación en las actividades cotidianas, o en los usos más comunes de la vida diaria, sea lo más simple y compacto posible.

Led intermitente con transistor | Luces led intermitentes sin circuito integrado | Luces de policía led | Como hacer un led intermitente casero | Flasher electrónico para led

Para este proyecto se ha decidido diseñar también un circuito de luces intermitentes, a diferencia de un proyecto que se mostró en una anterior publicación que usaba como elemento principal un circuito integrado o más conocido como PIC 16F628A, en este caso se pretendía controlar las secuencias de los led mediante este microcontrolador y haciendo uso de lo que se conoce como interrupciones, para cambio de secuencia, pero ahora traemos un nuevo proyecto el cuál es más sencillo, pero a la vez es más potente y con menor consumo de energía, y así mismo su implementación es más sencilla, se trata de un circuito de luces intermitentes alternantes muy similares a las luces de un patrullero o de policía, y de hecho usa los mismos colores azul y rojo.

Este proyecto puede ser usado con fines lúdicos, para poderlo realizar y mostrárselo a sus hijos o niños, se lo puede usar también con fines educativos entendiendo el mecanismo de su funcionamiento. Si se desea incluso se lo puede usar también con fines más prácticos como el de llevarlo en un vehículo como por ejemplo una bicicleta o una moto (en el caso que se quiera patrullar haciendo uso de las mismas), o porque no también usarlo en un auto de policía si así también se lo desea (aunque la potencia sería menos que unas luces de patrulla común y corriente) se lo podría usar talvez como unas pequeñas luces de emergencia, ya que como se mencionó antes lo que llama su atención es su bajo consumo y su simpleza para implementar, se lo puede llevar a todos lados.

Lo más importante de este circuito o proyecto, es que como se mencionó al principio, no se hace uso de ningún circuito integrado, y solo usa un voltaje de tres voltios, pero se enciende de manera potente.

En el siguiente video se mostrará todos los materiales, diagramas de los circuitos, y el funcionamiento del mismo.

Lo que destacamos del vídeo mostrado, es que se hace uso o se tiene como elemento principal los transistores, ahí mismo se menciona en el video que se hace uso de un oscilador a transistores, o también conocido como astable, se logra la intermitencia mediante la conmutación de manera alterna entre ambos transistores haciendo uso de la carga y descarga de los capacitores que se encuentran cerca de las bases de los mismos.

Diríamos también que el tiempo de intermitencia de los led esta controlado por los valores de resistencia y capacitancia, es decir que a mayor resistencia o a mayor capacitancia, el tiempo de duración que permanece encendido o apagado el led será mayor, o por el contrario si los valores de resistencia y capacitancia son menores, el tiempo de encendido y apagado será menor. En pocas palabras tenemos una relación de proporcionalidad entre el tiempo de intermitencia o período de oscilación con los valores de resistencia y capacitancia.

Se puede tener una mejor idea con la siguiente fórmula, para ver la relación que existe entre los parámetros antes mencionados, aunque debo advertir que esta fórmula no es exacta, pero si nos da la idea de la proporcionalidad que existe:

T=R*C

Donde T está en segundos, R en kilo ohmios y C en microfaradios.

Por ejemplo para un valor de resistencia de 100k y de capacitor de 47 uF, nos da un tiempo de 4.7 segundos.

Sin embargo si se cambia el tipo de transistor, y los valores de resistencia y capacitancia permanecen constantes, podría también cambiar el tiempo de intermitencia de los leds, es por eso que en el video se indica también que se hizo dos prototipos diferentes usando dos tipos de transistores distintos.

Hay que aclarar también que se usó valores de resistencia y capacitor que no eran simétricos (por ejemplo en el primer prototipo se usan dos resistencias idénticas de 100k, pero un capacitor de 100 uF y uno de 47 uF, a cada lado para cada transistor, se usa una resistencia y un capacitor), ya que cada led por su diferencia de color necesita voltajes diferentes para ser encendidos, es por eso que no se trata de un oscilador simétrico. Lo cuál también va descreditando la fórmula de arriba. De hecho se complica un poco lograr una alternancia adecuada entre el color azul y rojo, más fácil es entre el verde y rojo, es por eso que se probó con diferentes valores hasta conseguir una alternancia coherente con los dos primeros colores mencionados. Tener un oscilador simétrico implicaría tener leds del mismo color.

Interrupciones con PIC 16F628A fáciles | Proyectos con PIC 16F628A | Interrupción externa PIC RB0/int | Interrupciones PIC C compiler | Luces led intermitente a pila | Secuencia de leds con PIC 16F628A

Presentamos un proyecto el cual hace uso de un microcontrolador pequeño, 16F628A, y que además solamente funciona a pilas, y es muy práctico de implementar y ocupa poco espacio. Se pone énfasis sobre todo en el uso de las interrupciones externas por RB0, mediante el programa CCS o PIC C Compiler. Más concretamente lo que consiste este proyecto, es en un circuito de luces led intermitentes o también conocido como flasher o circuito de destello, la función que cumplen esta clase de luces intermitentes principalmente, es la de servir como distractores o disuasivos para hacer pensar que existe una alarma activada, y en verdad esto sí ocurre con los vehículos que tienen alarmas, pero se lo puede usar también en una casa, y encenderlo en la noche y ponerlo cerca de una ventana para que sea visible, y así de alguna forma hacer pensar a personas que quieren irrumpir en nuestro hogar, que hay una alarma activa. Otro uso que se les puede dar es el de indicadores visibles, sobre todo cuando vamos en bicicleta por la noche y está obscuro, con lo cuál cualquier otra persona que va en bicicleta, o que esté desplazándose en otro vehículo, o que simplemente esté caminando hacia nosotros, se de cuenta de nuestra presencia. Si se desea se puede crear una secuencia específica y acordar esto con alguna otra persona para identificarse mutuamente fácilmente, que se yo, a manera de juego, o simplemente como una pequeña herramienta de aviso en cubierto, en fin. 

Una interrupción lo que hace es interrumpir un programa que está en ejecución, o que puede ser tomado en cuenta como principal, para poner en funcionamiento un segundo programa, ya que los microcontroladores se basan en esto para poder ejecutar diferentes programas, es decir el microcontrolador como tal no puede ejecutar varias procesos en paralelo o al mismo tiempo, tiene que ocurrir una interrupción para poder cambiar de programa o proceso. Así mismo hay diferentes formas en que se producen estas interrupciones, y por ende se las activa mediante diferentes sentencias o comandos en el código que se graba en el microcontrolador. Tales interrupciones pueden ser internas o externas. Las internas se dan por cambios en procesos internos del microcontrolador como en la memoria, los temporizadores, el CPU, las externas se dan por cambios externos, y estos cambios son detectados mediante los pines del microcontrolador, pero cada pin o grupos de pines atenderán diferentes tipos de interrupciones en específico, se puede ver también el datasheet de cada tipo de microcontrolador para tener una idea. 

En el siguiente vídeo podrán ver con más detalle su implementación, los materiales y el código o programa que se cargará en el microcontrolador, para generar la secuencia de las luces led.

Del vídeo anterior lo que podemos resumir, es que se hace uso de las interrupciones externas mediante el pin RB0, y lo que hace esta interrupción es un cambio de secuencia, y así mismo luego de haberse activada la segunda secuencia mediante la interrupción, se puede retornar a la primera secuencia mediante el accionamiento del interruptor. Pero retornar al programa inicial después de la interrupción pueda que no sea tan fácil como parece, para retornar al programa principal hay que poner las sentencias adecuadas, ya que como en otros proyectos consultados, una vez que se interrumpe el programa principal y se ejecuta la interrupción más de una vez, para ejecutar más de un programa secundario, simplemente no se retorna al programa principal, y simplemente la interrupción se queda funcionando entre los programas secundarios. Por tal motivo siempre es importante tratar de implementar los prototipos de manera física y comprobar que el funcionamiento es el mismo que en la simulación.

Todos los archivos adjuntos para la implementación de este pequeño proyecto están en el siguiente enlace:

Archivo hexadecimal y simulación (Aquí) 👈

En fin, se trata de un proyecto muy simple, que pretende usar las interrupciones con el fin más práctico posible, aplicado a situaciones más reales y de uso más cotidiano.

Otro uso que se les puede dar a esta clase de circuitos de luces led es el de una simple decoración, y si se desea personalizar o cambiar la secuencia ya establecida en este proyecto, usarlos en tiendas, negocios, o en nuestra sala como luces navideñas, etc. Poner luces personalizadas también puede ser una forma de realzar la presentación de un determinado sitio, o tratar de llamar más la atención.

Muchas personas también piden aprender realizar esta clase de proyectos sin el uso de circuitos integrados, por tal motivo en una siguiente publicación se realizará un proyecto similar.

Radio galena FM casera | Radio de galena para FM | ¿Cómo hacer una radio de galena paso a paso? | Radio galena como hacer

Las radios galenas son unos dispositivos receptores de radio, que comúnmente se los diseñó para la recepción de frecuencias AM ya sea en onda larga (153-281kHz) o en onda media (520-1710kHz). Tienen como característica principal que comúnmente no necesitan energía adicional para funcionar, es decir que se energizan con las mismas señales de radio que reciben, aunque claro esto depende también de la intensidad de la señal que se está recibiendo, no se trata de un dispositivo cien porciento "mágico", ni de energía libre como tal, aunque francamente es una buena idea reutilizar estas frecuencias de radio que se encuentran dispersas en el ambiente.

Encontrar un radio galena en FM  u onda corta es muy raro, ya que se requiere más precisión para captar estas ondas, a diferencia de lo que ocurre en AM. Y para estos casos también, no siempre se cumple que se puede energizar el dispositivo con la misma señal de las ondas recibidas, se necesita algo de energía adicional por lo menos solo para la parte audio, para que el sonido sea más apreciable.

Entre las partes que componen a este dispositivo se pueden citar, la antena, el circuito sintonizador, el detector o rectificador, y la parte de audio.

Bueno y debido a muchas consultas que se hizo en diferentes sitios web, lo que se encuentra es solo teoría al respecto, y pocos prototipos puestos en práctica, y funcionando de manera adecuada, por tal motivo muestro el siguiente video donde se puede apreciar un prototipo funcionando muy bien, junto con su explicación.

EXPLICACIÓN DE LAS PARTES

Antena: La antena es el medio o dispositivo que se encarga de transformar la energía eléctrica en energía electromagnética en el caso de transmisión, o en viceversa transformar la energía electromagnética que capta en energía eléctrica en el caso que se realice recepción.

La antena tiene que tener un tamaño coherente con la longitud de onda de la señal a recibir, por ejemplo se usa la siguiente fórmula para calcular la longitud de onda:       

De aquí la longitud de onda en metros, velocidad de la luz en metros/ segundo y frecuencia de radio en hertzios

Ahora, y de esta longitud de onda calculada, no se usa toda la longitud de onda, se usa por ejemplo la mitad, la mayoría de las veces es más coherente usar submúltiplos pares de la longitud de onda. Así por ejemplo para la longitud de onda de 3 metros de las frecuencia FM 88-108 MHz (ya que usamos como frecuencia central 100 MHz), usamos una antena de 1.5 metros de longitud, para obtener la mayor ganancia posible, ya que nos encontramos en un sitio de difícil cobertura y las señales llegan muy débiles, si ustedes desean pueden intentar con longitudes más pequeñas como 75 centímetros (la cuarta parte), pero para una recepción que siempre sea fuerte lo más recomendable es usar una antena lo mas grande posible.

El sintonizador: Este sintonizador trabaja a la vez como filtro selector de frecuencia, y como discriminador, al funcionar como discriminador sin ningún problema, lo que hace es convertir la señal FM en AM audible, pero francamente se obtiene una variación de amplitud muy pequeña, lo que lleva a percibir el sonido FM como más débil que lo que ocurre en AM, pero podría decirse que el nivel de potencia o energía recibido es muy similar a AM, lo que puede ocurrir es que en AM el voltaje obtenido es más alto que en FM, pero el micro amperaje en FM puede ser en contraposición más alto que en AM, lo que da como resultado una intensidad sonora más débil pero prácticamente con el misma potencia de señal recibida. En pocas palabras los parlantes son más sensibles a voltaje que a corriente.

Podemos usar una fórmula aproximada para calcular el valor de los componentes bobina y capacitor (inductancia y capacitancia) del circuito de sintonización:

Frecuencia de sintonía (fo), inductancia (L o henrios), capacitancia (C o faradios)

Lo que se hace básicamente es variar el valor de la capacitancia para seleccionar diferentes frecuencias, el inductor o bobina está fijo, por lo cuál hay que determinar un rango de frecuencias de trabajo, de acuerdo al valor de la capacitancia.

Rectificación y detección: Esta etapa es la que consiste en convertir la señal AC a DC, pero esta señal DC obtenida es la que se tomará como señal audible, al eliminar un tramo de la señal AC. Se usan diodos de germanio adecuados, o que sirvan para rectificar frecuencia altas, si es posible más allá de los 100 MHz, francamente no existe un tipo de diodo específico, ya que a veces diferentes fabricantes los diseñan de diferente calidad, aunque sean de la misma numeración o del mismo tipo, quiere decir que no es lo mismo un diodo hecho en China que uno hecho en Europa, por citar algunos ejemplos hay muchas variedades de fabricantes para el diodo 0A81 o el 1N34A. Otra opción para encontrar un diodo adecuado puede ser reciclarlos de receptores viejos.

En este caso, y en el video se observa que se usa un rectificador de onda completa y que es duplicador de voltaje, con el fin de aprovechar toda la energía captada posible.

Audio: Para esta parte se recomienda seguir de manera correcta lo que se explica en el video en lo referente al circuito, además que se usa como impedancia de salida una resistencia considerable de un valor de un mega ohmio, esto debido a la alta impedancia a la que se encuentra acoplado todo el sistema, de acuerdo con las frecuencias muy cercanas a 100 MHz. Luego se puede usar sin ningún problema cualquier speaker, que esté acorde con la intensidad de la señal recibida.

CONCLUSIÓN

Francamente no es fácil lograr una buena selectividad con este tipo de radios, ya que tratar de imitar un radio común y corriente por medio de este mecanismo, puede ser complicado porque estos radios usan filtros activos, osciladores locales y más componentes, como por ejemplo el receptor superheterodino o el regenerativo, que logran una selectividad más efectiva. La radio común y corriente siempre necesita energía de las baterías o externa para hacer funcionar sus circuitos, solo así es posible seleccionar todas las frecuencias, los filtros que poseen funcionan así, en cambio las radios galenas tienen una selectividad limitada, por lo cuál como señalamos antes con respecto al circuito de sintonía, los cálculos son solo aproximados. 

Como colocar el PIC en el quemador | ¿Cómo grabar un PIC en pickit2? | ¿Cómo se graba un microcontrolador PIC cualquiera ? | Como grabar un PIC 16F877A | Como grabar un PIC 16F628A

Los microcontroladores PIC son sin lugar a dudas, uno de los primeros dispositivos que usábamos al momento de adentrarnos en este fascinante mundo de la programación y la electrónica, en nuestros inicios tal vez ya sea cursando alguna materia de electrónica digital o microcontroladores en la secundaria, en algún instituto, o en la universidad, o por afición propia, etc. Lo cierto es que aunque son unos dispositivos podría decirse básicos, hay mucha gente que los sigue usando o programando, aunque hoy en día ya es más común tener a la mano un  Arduino o una Raspberry, o el ESP32, por citar algunos de los dispositivos más modernos, pero vuelvo a recordar se los sigue usando, y se envían tareas o proyectos que aún hacen uso de estos dispositivos. Desde mi punto de vista una ventaja de los PIC frente al Arduino común y corriente, puede ser el consumo de energía, ya que podría rondar los micro watts en modo activo, y los nano watts en modo de bajo consumo (solamente el microcontrolador), y además que para proyectos muy básicos como secuencias de leds, control muy simple y automático de relés, o proyectos de control o de electrónica que no requieren mucho procesamiento de información y espacio físico, basta y sobra usar un pequeño microcontrolador ya sea de la serie 16F, o para algo un poco más complejo un 18F, etc. 

Por tal motivo y por el uso que se les sigue dando a los microcontroladores PIC, es muy importante aprender a programarlos de la manera correcta, o mejor dicho, grabar de la manera adecuada el archivo hexadecimal en la memoria del mismo, hay que aprender a conectar de manera adecuada sus patas o pines, con los pines respectivos del grabador, ya que a diferencia de un Arduino, este último es más sencillo de grabar, ya que este tiene la facilidad de ya tener incorporado un terminal USB, y solo se lo conecta al computador por medio de un cable USB, sin recurrir a un grabador externo.

En el siguiente video se muestra el proceso para poder grabar un microcontrolador PIC, este proceso se lo puede usar para toda la gama de estos microcontroladores, empezando por los de gama baja y media la serie 10F, 12F, 16F, 18F hasta los más complejos como son los dsPIC.

Del anterior video se puede observar que se usó un grabador de tipo genérico, aunque la verdad se puede hacer este mismo proceso, usando un grabador original. También se usó como ejemplo un PIC 16F877A y un PIC 16F628A, sin embargo y volviendo a aclarar se puede aplicar este mismo proceso para todo tipo de microcontrolador PIC. Lo que se hace básicamente es colocar los pines de manera externa, para eso conectamos los pines respectivos del microcontrolador a los pines del grabador como se observa en el video. La manera más fácil de hacerlo es colocar las patas del microcontrolador a los zócalos que vienen por defecto en el grabador, pero esto es válido solo para los PICs que tienen 40 pines o patas. En ese caso nos valemos de otros terminales y nos toca conectar estos terminales de manera externa y usando cables. El microcontrolador para este caso se lo colocó en un protoboard, y aquí se conectan o se vinculan los pines del microcontrolador con los del quemador.

Es muy importante realizar este tipo de conexiones que se muestran en el video, debido a que si se tiene un microcontrolador con mayor número de pines, o menor que el número de ranuras disponibles en el zócalo que tiene por defecto el quemador, pueden llegar a ser afectados cualquiera de los dos, o el microcontrolador o el quemador, pero en algunos casos es el mismo programa Pickit el que nos informa que la conexión está mal hecha o que simplemente no reconoce el microcontrolador que está conectado al quemador. En otras ocasiones pueda que una mala conexión, ni siquiera genere aviso previo mediante el programa, sino que simplemente se termine quemando algo, o tal vez dañando incluso el terminal USB del computador.

Hay que tener en cuenta también el estado del microcontrolador, ya que bien podemos pensar que esta mal hecha la conexión, y el problema podría ser un microcontrolador defectuoso, por eso hay que compararlo con otro que está en buen estado. Además un microcontrolador en mal estado pueda que termine perjudicando también al quemador de alguna forma.

Algo más que puedo añadir, es que debemos verificar que nuestro computador reconozca de manera adecuada todos los dispositivos USB que a ella se conecten, esta puede ser también una de las razones por la que a veces no es detectado correctamente nuestro quemador, o peor aún lo detecta pero en cambio el programa Pickit da un aviso de no reconocer correctamente el microcontrolador siempre. Entonces siempre es bueno verificar el estándar USB que se está usando, ya sea por ejemplo el 2.0 o 3.0, y que todos los dispositivos sean compatibles en base a este estándar. Además hay que verificar que los drivers de USB funcionen correctamente, que estén habilitados de manera adecuada los terminales USB para que la computadora los reconozca, y habilitar los respectivos puertos COM de manera correcta para el respectivo terminal USB.

En los siguientes enlaces podrás ver proyectos haciendo uso del pic 16f628a, haz clic sobre ellos:

- Proyectos con pic 16f628a (interrupción)  👈

- Proyectos con pic 16f628a (sensor de humedad)  👈

Diseño de una antena Yagi para wifi y cualquier frecuencia | Como se construye una antena Yagi | Calcular antena Yagi | Antena Yagi-Uda características

La antena Yagi o Yagi uda, cuyo nombre se debe a sus inventores (1926), dos doctores, Hidetsugu Yagi y Shintaro Uda pertenecientes a la Universidad Imperial de Tohoku en Japón, es una antena direccional, cuya estructura se trata de un arreglo lineal de dipolos, o dipolos trabajando en conjunto. Estos dipolos son el reflector, el dipolo principal, y los directores. Esta clase de antenas son usadas con regularidad en rangos de frecuencias HF, VHF y UHF.

No existe una fórmula estándar para calcular las dimensiones de una antena Yagi, pero si sabe que estas dimensiones, y sobre todo de los elemento parásitos y el reflector, se basan en un ligero decremento e incremento de la longitud del elemento radiador principal o dipolo, este tiene una longitud aproximada de media longitud de onda (o un cuarto de la longitud de onda en algunos casos) de la señal a irradiar o recibir por esta antena. Lo mismo ocurre con los espacios entre los dipolos, se trata de submúltiplos de la longitud de onda. En realidad se puede experimentar y comprobar la forma en como optimizar una antena Yagi, variando las dimensiones de la misma, siempre teniendo precaución que tengan correlación a la media longitud de onda, o en algunos pocos casos la longitud completa de onda.

La ganancia de una antena Yagi puede calcularse de manera algo aproximada, con la siguiente fórmula:

G=10 log(n) [dBd]

Siendo n el número de elementos de la antena Yagi (reflector, dipolo y directores).

Teóricamente la ganancia máxima que puede alcanzar una antena Yagi es de alrededor de 20 dBi, ya que conforme se va incrementando el número de elementos, el aumento de los decibeles deja de ser constante y va disminuyendo.

Como no existe un método estándar para diseñar una antena Yagi, lo más recomendable talvez sea utilizar alguna herramienta virtual, o algún software, que permita diseñar y simular la misma, lo cuál nos da una gran ventaja, antes de poneros a construir o implementar la misma, nos hace tener una mejor idea de como se comportará la antena Yagi que planeamos realizar. En este caso para el diseño de una antena Yagi, hemos consultado un software muy práctico llamado Yagi Calculator. Este programa nos permite ingresar algunos parámetros como la frecuencia, y algunas dimensiones de los materiales que se usarán para la construcción, como el grosor de las varillas de los dipolos o del boom.

En el siguiente video veremos el paso a paso del diseño de una antena Yagi para la frecuencia de 2.4 GHz o wifi, en Yagi Calculator y en Mmana-gal:

De este video en resumidas cuentas se crea el archivo en el primer programa Yagi calculator, el mismo que tiene todos los cálculos y medidas obtenidas para la fabricación de la antena Yagi. Luego que se crea este archivo, se lo abre mediante el programa Mmana-gal, una vez abierto aquí, se puede observar una simulación de la misma, así también como otros parámetros como el patrón de radiación, la ganancia, la ROE, relación F/B, polarización, etc.

Cabe aclarar también que no hay que ingresar ningún dato, ni ninguna medida en Mmana-gal, ya que todo eso se coloca por si solo al momento de abrir el programa Yagi Calculator.

Encontrarán también los enlaces de descarga de los respectivos programas de diseño y simulación:

-Yagi Calculator (Aquí) 👈

-Mmanagal (Aquí) 👈

En lo que respecta a la construcción, se usó como materiales:

- Barras o alambres gruesos, calibre AWG 8 (se las cortará de acuerdo a las medidas de los elementos parásitos y el reflector, también se usará una barra para formar el dipolo doblado)

- Dos tiras de madera rectangulares delgadas (serán las que forman el boom)

- Cable coaxial RG 58 o similares

- Conector SMA

- Estaño 

- Cautín

- Silicona (si es líquida y fría mejor)

- Dos tiras o pedazos de plástico pequeños 

Lo que se hace primero es marcar las medidas de los espacios o los sitios donde se colocarán los elementos parásitos y el reflector, entre las dos tiras de madera. Una vez marcados, se colocan uno a uno los dipolos en una de las tiras, y se los va pegando con silicona, menos en el sitio donde va el dipolo doblado. Una vez pegados los dipolos en la primera tira, se procede a poner silicona y se cierra poniendo la segunda tira encima. Una vez seco todo se procede a poner unos pequeños pedazos de plástico, se los pega con silicona, uno arriba y otro abajo, para poder poner alrededor el dipolo doblado, en su respectivo lugar. El dipolo doblado, una vez obtenidas las medidas de Yagi calculator, se procede a buscar algún objeto que tenga el diámetro del lado redondo del dipolo doblado, y con él se le va dando forma, aunque lo ideal es poner el diámetro de este objeto primero en los cálculos. Luego se procede a soldar el cable coaxial en el punto de alimentación del dipolo, se recomienda mantener pegado el cautín al dipolo hasta que se caliente y sea más fácil la adherencia de los objetos a soldar. Una vez que se acabó de soldar, colocar con cuidado la silicona sobre las conexiones, esto sirve para protegerlas. Luego se coloca el dipolo doblado en el sitio correspondiente donde se pegaron los pedazos de plástico, estos pedazos ayudan a que el dipolo se cierre mejor alrededor de estas dos tiras de madera, entonces ya marcado el sitio de acuerdo a las medidas obtenidas del software, se procede a pegar el dipolo doblado.

Mira también los siguientes enlaces: 

- Antena wifi, biquad direccional  👈

- Antena wifi, slim jim   👈