Adquisición remota de datos controlada con DS80C400

Que es el título de mi PFC (Proyecto fin del carrera). Las cinco o seis primeras veces que la gente te pregunta de que va el proyecto fin de carrera lo cuentas, y te medio hace ilusión, cuando te lo preguntan ochenta veces empieza a cansar, y cuando la gente lo pregunta como quien dice “¿qué tal estás?” pues te dan ganas de soltar una bordería. A esto le tenemos que sumar que a cada persona le cuento la milonga que me da la gana, así que no creo que nadie en el mundo sepa muy bien que leches es lo que estoy haciendo, ni mi tutor del proyecto xDD. Así que voy a contar un poco de que va esa cosa que me toca las narices más que nadie últimamente.

El proyecto, ya está aceptado por el departamento, y como título tiene el mismo que este post, así que ya me las puedo apañar para que lo que finalmente haga tenga un poco que ver con lo que el título dice, jejeje. La idea original (mía, ya que yo propuse le proyecto, no un profe, como suele ser lo normal) viene por la supramotivación que sufrí al saber que había microcontroladores con más potencia que tres PCs actuales juntos, y que tienen el tamaño de una moneda de un céntimo (no, no tienen más potencia, pero como técnica comercial es buena la afirmación), me fascinó entre todas, la característica de los NWuC (NetWorked Microcontrollers), cuando supe que muchos microcontroladores actuales podían ser servidores mi mente empezó a maquinar mucho más rápido de lo que mi mano podía anotar, sumado a que llevaba un tiempo pensando en buscar PCF, dio el resultado que dio.

Al principio pensé en aplicaciones interesantes (no una mierda de adquisición de datos xDD); un robot wireless manejado desde una web, un plotter remoto, una cadena de montaje autoSAPeada y la joya de la corona, que es el que más ilu me hacía, una máquina expendedora que monitorizase su estado a la sede central de reponedores (yo tampoco se porqué me hacía ilusión, la verdad, pero me la sigue haciendo xD). Finalmente tiré por la adquisición de datos, por una cuestión meramente académica: es la más didáctica. Implica mucha más variedad en el diseño tanto hard como soft, y además haciendo balance es más barato el prototipo.

Prototipo… si, mi proyecto consiste en realizar un prototipo, que cuando se lo dices a alguien piensa “ah! Vale, el primero” pero no, en este caso me he cubierto bien las espaldas con lo de prototipo, puesto que voy a usar un tarjeta de entrenamiento del DS80C400 en lugar de integrarlo en la placa (uh!! Cobarde, meapilas!!), La razón es muy simple, el chip en cuestión es un chip que solo funciona con su escolta personal, otros 3 chip que son: Una máquina virtual de java, firmware, y una ram dinámica de 4 megas, lo cual no me excusa para nada, pero estos chips tienen doscientas patillas cada uno, con una separación entre patillas de 0.9 milímetros, con lo cual o lo suelda un robot muy caro o no lo suelda ni dios (bueno, tal vez Mont).

Bien, voy a empezar a contar de que va el proyecto, que si no, no termino, y aunque dudo que nadie lo lea, quiero hacerlo. Yo parto de una placa que tiene el microcontrolador, la JVM, ram, módulo de alimentación, cristal, y to la pesca, con lo cual yo trabajo con él, pero para mí son un montón de puertos (2 serie, 1 paralelo, 1 ethernet, 1 can, 1 ppp, y un 1-wire, y algo más, además algunos de estos van por el mismo conector) Total, que yo tengo la plaquita esta, y aparte tengo que diseñar otra plaquita, que cuando estén las dos juntas la mía va a dar pena, puesto que la del micro es una placa de 18 capas con pistas invisibles, y mi placa va a ser como las de los años 60, y no creo que tenga ni siquiera la SSP y la SSB que son unas capas que hacen que la placa sea verde, así que quedará amarilla, que es el color del sustrato original.

Bien, mis dos desarrollos principales son hacer la placa, que tendrá E/S digital y analógica, será configurable en rangos y estándares, y tendrá un par de VIAs para comunicaciones serie asíncronas. Seguramente tendré que multiplexar los canales analógicos, lo cual es más barato y pequeño, pero el diseño se complica ¬¬. Tendé unos módulos PWM, no sea que me llamen teleco, y también, para amargarme más la vida tendré que hacer una doble alimentación para control y potencia. Todo esto lo controlaré con el puerto paralelo, ya que no puedo usar más microcontroladores, sino lo haría con el 1-wire, y mi vida sería más bonita. Esta es la parte puramente hardware.

La parte software es toda la programación del micro y la web. No lo he dicho aun, pero como buen micro de última generación que es, tiene su propio sistema operativo, y su propia máquina virtual de java, así que, como no, lo programaré en java. En el microntrolador tendré dos procesos principales, tal vez tres, necesito un genio java asesor para esto xDDD. Un proceso será el servidor web, otro proceso (también conocido como el proceso gigante) será el que controle la tarjeta, y un último proceso (o tal vez me hago un mini driver para tener acceso a un trocín de memoria real sin pasar por el SO, lo sé esto va contra toda ingeniería xD) es el contenedor de datos, los datos se intercambian entre la web y la tarjeta, aquí es donde dios vencide el GC de java y sus hilos autosincronizados, si no me iba a cagar xD.

Todo este mondongo debe dar como resultado una trajeta, que se conecta a un router, y que pongamos estará en Parla, esta tarjeta tendrá sensores y actuadores conectados a sus entradas. Y por otro lado tendremos a Perry, que se conectará mediante el Firefox (si consigo que no funcione en el Explorer sería genial xDD) a una página web que el propio microcontrolador servirá. Esta web mostrará los datos de los sensores, y los actuadores, y todas las chuladas y applets que mis ganas de vivir me permitan hacer xDD y desde ella se podrán accionar los actuadores. Pense en hacer algunas cosas de procesamiento paralelo entre el PC del usuario y el micro, como un PID de ultralazo, o algo similar, pero Internet jode todos los paradigmas de la informática industrial, así que al final no creo que los haga.

Posiblemente la principal gracia de todo esto es que no hay PC de por medio (el del usuario, pero ese no cuenta), y la solución puede ser muy barata.

Ya que llevo mucho tiempo mareando la perdiz con este proyecto, no lo voy a dejar, además se que es un verdadero reto. Pero me he metido donde no me llaman. La información es muy escasa, toda en inglés, no hay proyectos similares. Y se usan tantas capas de tecnologías distintas que a veces encontrar fallos es demencial. Tendría que haber echo algo con un PIC, lo hacía en un fin de semana, me ponían un cinco y tirando xDD.

Y eso es todo, lo he escrito muy confuso, pero espero que a quien realmente le interese se entere de que va la cosa, y si no te has enterado, te dejo que me preguntes xD.

Y el resto convolucionar más. ¬¬

Teorema de máxima transferencia de potencia

Bueno, bueno, bueno, pero que tenemos aquí, si soy yo escribiendo para mi querida y olvidada convolución. Si es que ya se sabe, en épocas de exámenes es cuando más ingenio tenemos para hablar en ella pero menos tiempo. Pero yo he dicho, como aun es pronto, antes de acostarme voy a ver si me narro un algo. Hoy el estudio fue cuanto menos inquietante, las siete horas que me he metido entre cortex e hipotalamo sobre dinámica periglaciar se me han pasado volando, y es que os sorprendería saber lo que la solufluxión es capaz de hacer, y que contaros de los canchales repletitos de derrubios, todo un mundo por descubrir si la zona es lloviosa y presta a coladas, cuantos tesoro se esconcen bajo los conos de deyección de una torrentera como dios manda… ains… eso será otro día. Hoy nos centramos en mí sobre explotado recurso literario xDD la máxima transferencia de potencia.

Como bien dice mi amigo Germán, con la palabra “potencia” se te llena la boca, es tan elegante, tan dinámica, tan… potente, un ingeniero que no usa la palabra potencia al menos en una de cada tres frases que dice no es un ingeniero ni es nada. Así que más para que sepáis qué es lo que digo cuando me oigáis usar la expresión, que para que seáis vosotros los que la uséis, aquí va uno de los teoremas más famosos y elementales de la electrotecnia.

Cuando los ingenieros (industriales, telecos y electrónicos) hablamos de potencia eléctrica nos solemos referir a potencia disipada o puesta en juego, pero exclusivamente destinada a que Joule descanse tranquilo en su tumba (consumida en resistencias, para los no versados xDD), las bobinas y los condensadores los dejamos para lecciones avanzadas. Pues bien, esta potencia se suele repartir de forma algebraica por los distintos componentes de la red eléctrica (circuito) teniendo en cuenta otras variables eléctricas que afectan a nuestras Rs (tensión e intensidad).

Bien, ahora por que yo y un señor llamado Thevenin (a Norton que le den ) lo decimos, vosotros os lo creéis y os contamos que cualquier red basada en componentes lineales se puede sustituir por el siguiente circuito (lo que está dentro del cuadro):



He aquí la chicha; la potencia que entrega (la que entrega es la que sale de la caja) el generador que hay dentro de la caja será máxima cuando el valor de la R que está fuera sea igual al de la R que está dentro. Ahondando un poco más comentaré que tanto la impedancia interna como la externa no tienen por que ser resistencias puras, pueden ser de tal forma que sean un numero complejo, con parte real y parte imaginaria, así pues, para que se produzca máxima transferencia de potencia, la impedancia de fuera de la caja debe ser el conjugado de la de dentro, por ejemplo:

Impedancia interna: 1 + j
Impedancia externa: 1 – j

(Los ingenieros ponemos j en lugar de i, como hacen los matemáticos, una vez me contaron por que pero no me acuerdo xDD)
En este caso tendríamos máxima transferencia de potencia.

El teorema este tiene un par de chorraditas más, pero si os lo contase sabríais tanto como yo, y no quiero que me quitéis el trabajo xDD Es broma, pero es que carece de interés.

Y os preguntareis (en realidad no, pero aquí mando yo ) para que vale esto, pues bien, así aisladamente para poco, si os explicase lo que es una adaptación de impedancias vía transformador la cosa podría tener más gracia. Con esto y estas dos formulas:

P=VI y V=RI

Los curiosos se lo auto demuestran xDD

Hasta más leer :)

La ventana del agua

Cuando pensamos en asuntos tan trascendentales y apasionantes como el origen de la vida en la tierra leemos sencillos experimentos, argumentos aplastantes que se comprueban día a día y nuevas ideas que asombrosamente se constatan en recónditos lugares de la tierra donde las condiciones son extremas.

Casi siempre aparece una pieza clave: el agua.

El agua es genial, sencillamente. Es el líquido más común que tenemos, el más estudiado y el que posee más propiedades extrañas. Sería interminable examinar una por una todas las propiedades, hoy hablaremos de una, no por todos conocida, que comprobamos todos los días y que ha supuesto cosas importantes: el agua es transparente.

Y esto, ¿qué quiere decir? ¿Es tan importante?

Antes un pequeño repaso sobre la luz, la frecuencia y la intensidad.

La luz, como toda onda, tiene cosas importantes:

• La longitud de onda (λ): lo larga que es. Una ola de la playa es una onda y normalmente tiene una longitud de... quince metros, en los días calmados, aunque si lo calculamos mal acabamos comprobando un hecho interesante: por cada litro de agua hay 35 gramos de sal, que sabe muy mal.

• La frecuencia (ν): el número de veces que hay una ola en cada rato. Lo medimos con respecto a los segundos, pero para que nos llamen raros decimos Herzios.

Y resulta que en la luz estas dos cosas multiplicadas son igual a la velocidad, que como ustedes saben es algo maravillosamente rápido y constante, y la llamamos c. Así pues:

λ·ν = c

La intensidad de la onda es la energía que lleva, más no necesitamos saber, bueno, sí, en verano la intensidad de la luz del sol viene más cargadita, ahí tenemos a los guiris rojos.

Ahora pues, ¿es cierto que la velocidad de la luz es la misma siempre? Ciertamente no.

En el agua la luz va más lenta, y más lenta aún en el diamante. ¿Porqué? Sencillo: la luz es el maravilloso resultado de haberse puesto de acuerdo los campos eléctrico y magnético (un acuerdo de noventa grados) y resulta que al entrar estos dos en sitios como el agua o el diamante, pues se dedican a juguetear con los átomos del lugar, es decir, se retrasan (¡a veces se adelantan!) y la luz va despacito... hasta desaparecer.

El ejemplo es que si nos metemos en lo profundo del océano está oscuro: a unos cuántos cientos de metros nos encontramos en la noche más absoluta. Otro ejemplo más casero son las hojas de plástico de transparencias de clase: con una casi no hay diferencia, con dos comenzamos a notar menos detalles, con seis la cosa está complicada y con con veinte tenemos algo totalmente opaco, el plástico absorbe la (onda de) luz y en pocos centímetros de grosor ha quedado extinguida.

¿Y bien? Ya nos acercamos. A esto último comentado se le llama índice de refracción y no es más que lo que un material tuerce/absorbe la luz. Como ya os habréis imaginado cada material tiene su índice de refracción diferente; el zumo de naranja lo tiene alto, porque normalmente no vemos mucho a través de él, especialmente si es natural, y el agua lo tiene bajo, el vidrio también tiene el suyo y si es de botellas de cerveza (verde, marrón) será también diferente.

Pero no todo es tan sencillo, es mucho más... apasionante. Y es que si la luz va a veces más despacio en algunos sitios que en otros, también los materiales tuercen/absorben más la luz según la luz tenga una frecuencia u otra. Y esto tiene miga, porque como ustedes saben la luz natural del sol o la de una bombilla (incandescente) está hecha de muchos colores diferentes, cada uno de ellos tiene una longitud (y por tanto una frecuencia) determinada... ¡cielos! ¿Eso quiere decir que si echamos luz en el agua la parte verde irá más rápido que la violeta? En efecto, las algas no eligen ser verdes o amarillas porque está de moda, saben muy bien lo que se hacen.

Conclusión, el índice de refracción que tuerce/absorbe la luz es diferente en cada material y además depende (entre otras cosas) de la frecuencia de la luz (onda electromagnética).

¿Y entonces cómo es posible que, de entre tantos materiales y líquidos raros hemos tenido que dar por todas partes con uno que absorbe luz, con lo que molaría que no absorbiese nada? Bueno, ante eso hemos de decir que es muy bueno que al agua absorba luz, aunque no podamos ver los pececitos, las plantas están la mar de contentas. Pero... ¿Porqué el agua? La explicación está en gráfica aquí abajo (pincha para ver más grande):

No entiendo nada.

El eje vertical: muestra cuánta energía absorbe el agua a la onda electromagnética por centímetro de camino que la luz ha recorrido en el líquido (que no siempre es luz, a veces es una onda de radio, o una microonda, o un rayo super mortífero del espacio exterior).

El eje horizontal: nos dice qué tipo de onda electromagnética es, hemos de fijarnos lo poquito que de ese eje corresponde a la luz natural, el resto son cosas que nos suenan, pero que, en efecto, no vemos. Por cierto, a medida que vamos a la derecha las ondas son más energéticas, así que cuidado.

Y es que la madre naturaleza es muy sabia y ha elegido el agua por sus múltiples propiedades. Fijáos en la vertiginosa caída de la absorción del agua justo en el único cachito que corresponde a la luz natural, a los colores, a lo que nosotros y el resto de animalitos de la tierra pueden ver. ¿Curioso, no? Justo cuando acaba ese llamado espectro visible la absorción aumenta de nuevo muchísimo, protegiendo a quien viva en el agua de rayos más poderosos (a partir de los rayos U.V.C. la cosa se vuelva casi letal). A esta zona tan estrecha se le llama la ventana del agua.

Así pues, tenemos suerte de vivir rodeados de agua, el agua no ha sido escogida por casualidad para ser lugar indispensable para la vida, sino que tiene muchas ventajas.

De esto y mucho más se dieron cuenta los ingenieros navales durante la II Guerra Mundial: tenían que hacer que los submarinos se comunicasen entre sí y con la base terrestre a miles de kilómetros: obviamente buscaron las frecuencias más bajas, que son las que el agua menos absorbe, las de radio.

Vale, ¿y esto porqué ocurre? ¿Porqué el agua tiene un comportamiento tan extraño en esas frecuencias? Bueno, todo se debe a su forma, sencillamente. La molécula del agua tiene forma de V invertida con los átomos de hidrógeno abajo y el de oxígeno arriba. Resultan que se mueven unos respecto a otros maneras diferentes: los hidrógenos pueden bajar y el oxígeno se queda quieto, o un hidrógeno se acerca mientras el otro se aleja... Vamos, diferentes movimientos que amenazan con descuajeringar la molécula mediante estiramientos y retorcimientos. Pues resulta que cada uno de esos movimientos lo hace con una frecuencia determinada, y si le apuntamos con luz a esa precisa frecuencia... ¡zas! Absorbe la energía. Es decir, la respuesta está ahí dentro, en su especial y sencilla estructura.

Por eso los astrónomos y astrofísicos se dedican a buscar agua en todos lados, porque con un poquito que haya, hay posibilidades de tener algún minúsculo bichito disfrutando de sus propiedades, son posibilidades pequeñitas, cierto, pero son. Y eso es lo importante.

También podrían existir mundos hechos en base al metano, al amoníaco o al silicio, que son muy majos también... Pero, por supuesto, tienen otras maneras de menearse por dentro, así que la luz que absorben será de otros colores. Es decir, quizá esos mundos sean enteramente rojos, o amarillos, todo depende de la ventana por donde miremos.

Para saber más:

[1] Classical Electrodynamics, J. D. Jackson, 3^rd edition, Willey & Sons

[2] http://www.lsbu.ac.uk/water/anmlies.html

Un ordenador cuántico soluciona un programa, sin ejecutarlo

(Introduzco aqui en el seno de Convolución esta curiosa noticia)

Investigadores de la universidad de Illioniois (USA), han conseguido este curioso hallazgo. Puede parecer imposible, pero se basa en una propiedad bien estudiada en física cuántifica, que es la que informalmente nos dice que una partícula puede estar en dos sitios a la vez.

Sólo recordar que la computación cuántica, no es sólo una alternativa al silicio sino una verdadera revolución. Permitiría entre otras cosas, romper claves públicas así como todas las bases de la criptografía moderna, sin apenas necesidad de esfuerzo, además de tratar problemas intratables con cualquier otra tecnología. El secreto y la diferencia, no está en el uso alternativo de las leyes físicas, sino en el uso en estas nuevas reglas que nos proporciona la física cuántica, tan distintas de las leyes clásicas y de las relativas.

Por poner una comparación, añadir un qubit (un bit cuántico) a un ordenador cuántico, sería el equivalente a doblar el número de transistores en cualquier otra tecnología que no haga uso de la física cuántica. Por tanto para doblar la capacidad de proceso sólo habría que añadir un elemento al sistema, cosa no muy complicada si tenemos un sistema con millones de qubits.

Por el momento se ha construido un ordenador cuántico capaz de factorizar el número 15. ¿El resultado? 5 por 3.


"La grandeza de la física cuántica es que todo el mundo ha oído hablar de ella, pero nadie sabe realmente de que se trata"


Texto en inglés:
http://www.news.uiuc.edu/news/06/0222quantum.html

Enclavamiento eléctrico

El concepto de enclavamiento eléctrico me parece una genialidad, por su sencillez, por su utilidad, pero sobre todo por que no se me había ocurrido nunca hasta que cursé Automatismos Industriales. Tampoco se me ha ocurrido nunca decir “que interesante sería hacer una triple unión p-n-p o n-p-n, conseguiríamos una transferencia de resistencia muy útil capaz de dar nacimiento a una nueva ciencia”, pero la cosa es que el enclavamiento eléctrico se le puede ocurrir a cualquier persona. Para que nos hagamos una idea, en mi opinión, el enclavamiento eléctrico es a la automatización lo que el “hola mundo” es a la informática, pero vale… ya me callo y explico que es el enclavamiento eléctrico.

Tenemos una diferencia de potencial entre L1 y N (de por ejemplo 220V que es lo más normal, aunque puede ser de 380V, 24V o lo que sea) de forma sinusoidal. Y tenemos que K1 es un contactor, que funciona de la siguiente forma:

- Me llega tensión -> activado

- No me llega tensión -> desactivado

Tenemos M, que es un pulsador y K1 que es un interruptor asociado al contactor K1, esto quiere decir que cuando el contactor K1 está desactivado este se mantiene abierto, y cuando está activado este se mantiene cerrado.

Analicemos pues xD:

Si pulsamos el pulsador M le llegará tensión al contactor, y se activará, y al soltar (si no existiese la rama del interruptor K1) se desactivaría. Peeeeeero, como ya todos pensáis xD, la rama de K1 hace que es comportamiento sea el siguiente:

- Se pulsa M

- Le llega tensión a K1 y se activa

- Al activarse K1, automáticamente se cierra el interruptor asociado a K1

- Al soltar M el contactor K1 no se desactiva ya que la rama de K1 sigue haciéndole llegar tensión.

Con esto ya sabéis toda la automática que hace falta hacer para automatizar cualquier fábrica (o casi toda xD)

Estrategias similares en electrónica (que esto es electricidad ;) ): Detector de flanco, disparo de un tiristor, respuesta al impulso de sistemas R+, pulsadores de enclavamiento mecánico(que tiene de electrónica lo que yo de guapo xD), y algunos más seguramente.

Bibliografía: De mis clases de Automatismos y mi reflexión personal ;)

Paint para informáticos

en mi facultad se aprenden muchas cosas, y como en todas partes, algunas son útiles, otras no y otras... sencillamente "curiosas". Microwind es una herramienta que nos enseñan a utilizar en mi facultad y que a primera vista no tiene demasiada utilidad ¿porqué? muy sencillo: parece un paint un tanto raro, aunque realmente no es algo tan extraño, la cosa está en ir dibujando (siguiendo ciertas reglas de medida) las uniones para ir creando lo que queramos (transistor, una puerta lógica, un biestable) de tal modo que pueda quedar así:
si pinchais se puede ver todas las opciones que tiene:
- a la izquierda esta la "paleta" donde seleccionas con que quieres "dibujar" (metal 1, policristalino, transistor p, n...)
- arriba la tipicas opciones de copiar, borrar, trasladar.
- las figuritas de colores son la representacion de un biestable D (¿a qué es bonito? ;) )
Por supuesto, la función del Microwind no es desarrollar la vena artistico-friki de unos cuantos informáticos locos, esta claro, la cosa es que cuando uno termina de dibujar esto (y creedme lleva un "rato" dominarlo) uno puede hacer diferentes medidas:
si miraís se puede medir el voltaje frente al voltaje, con el tiempo y muchas cosas útiles...
Resulta un programa curioso, e incluso entretenido cuando le coges el tranquillo, y ciertamente tiene una parte muy útil esta versión informática del paint. ¿no os parece?
besitos!!

El pequeño Gauss

En 1787, un maestro de escuela quiso poner silencio en su clase y propuso a sus alumnos un problema: sumar todos los números del 1 al 100, pensando que así estarían un rato en silencio mientras hacían las cuentas. Casi instantáneamente, Johann Karl Friedrich Gauss, levantó la mano. Tenía 10 años. E hizo dicha suma inmediatamente. A los 3 ya había corregido a su padre en las cuentas de la mina donde trabajaba. A los 20 descubrió el método de los mínimos cuadrados, muy usado en estádistica y a los 22 demostró que hay un método geométrico de dibujar un heptadecágono (polígono de 17 lados) con una regla y un compás... cuando se llevaba estudiando esto desde los griegos. También demostró que hay métodos para unos polígonos regulares y para otros es geométricamente imposible. Hasta ese momento dudaba si elegir las matemáticas o la filosofía, pero con estos últimos descubrimientos acabó eligiendo (correctamente :P) las matemáticas.

Si quereis saber más sobre Gauss (demostró, inventó y descubrió miles de formulas y teoremas...) leed en español o en inglés (wikipedia)

PD: Escribió 5050. Primero coged 1+99, son 100. 2+98 son otros 100. 3+97... hasta el 49+51. Tenemos 49 sumas, osea 49*100, 4900. Y nos falta añadir el 50 y el 100 olvidados. Total: 5050 :)