Campos de la Electrónica y Tecnología

/Campos de la Electrónica y Tecnología
Campos de la Electrónica y Tecnología2018-03-05T22:34:55+00:00

Aquí encontrarás algunas areas o campos de la electrónica en los que tenemos experiencia y/o nos interesan. Si tu proyecto no está relacionado con los temas que se describen aquí, no te preocupes, nos encanta Electrónica, así que contáctanos de todos modos para ver como podemos ayudar. Si deseas ver algunos de nuestros diseños, visita nuestra Galería de Diseños PCB Personalizados.

analog mixed signal waveforms thumb

Analógico/Señal Mixta

embedded systems - pcb board example thumb

Sistemas Embebidos

m2m machine to machine showing systems communication over wireless network comunication channels thumb

M2M

voice over IP / voip thumb

VoIP

power electronics and switch mode circuits - flyback topology smps power supply thumb

Electrónica de Potencia

wireless sensor networks - nodes and routers thumb

Sensores Inalámbricos

pattern recognition, shapes and objects through computer vision and image processing - electronics fields thumb

Visión Computador

control systems - feedback loop thumb

Control Automático

telecom systems - dish antennas and satellite communications - electronics fields thumb

Telecomunicaciones

spice simulations of analog and digital circuits - electronics fields thumb

Simulación Analógica

signal integrity simulations for high speed digital systems - impedance matching si thumb

Integridad de Señal

Analógico/Señal Mixta

En una gran cantidad de sistemas y en casi todos los campos electrónicos, existe una interfaz entre los dominios analógico y digital. Cuando estos dos dominios se encuentran, nos estamos refiriendo a los sistemas de señal mixta. Las buenas prácticas de diseño asegurarán que las muestras de ADC de la sección analógica proporcionen una representación confiable en la sección digital. Esto es especialmente cierto cuando hay señales analógicas de bajo nivel cerca de otras secciones, como fuentes de alimentación y circuitos digitales de alta velocidad. Aquí en Cohen Electronics Consulting tenemos vasta experiencia en el diseño de circuitos de señal mixta.

Algunos temas relacionados con este campo son:

  • Convertidores de datos – De analógico a digital y de digital a analógico.

  • Audio – Amplificadores, filtros y procesamiento de señal digital DSP.

  • AD y DA de alta frecuencia – Frontends de adquisición de datos y generación de señal.

  • Señales de alta sensibilidad al ruido – Diseño de PCB compatible con EMC.

diseños analógicos/señal mixta - campos de la electronica

sistemas embebidos - ejemplo placa pcb - campos de la electronica

Sistemas Embebidos

Hoy en día, los dispositivos embebidos están presentes en casi todos los sistemas electrónicos, desde los muy simples hasta los muy complejos y en todos los campos de la electrónica. A pesar de que el nombre “sistema o dispositivos embebidos” es algo nuevo, han existido por varias décadas. Ejemplos de sistemas embebidos pueden variar desde una simple calculadora hasta teléfonos celulares y sistemas de navegación avanzados. Por lo tanto, cuando nos referimos a sistemas embebidos, estamos hablando de sistemas y subsistemas basados en computadores.

Algunos dispositivos que utilizamos que están en este campo:

  • Microcontroladores- Texas Instruments MSP430 ultra low power family. Más información disponible en MSP430™ ultra-low-power sensing & measurement MCUs.

  • FPGAs– Field programmable gate arrays de Intel Altera. Más información en Intel Altera FPGAs.
  • Microcontroladores y procesadores ARM– Para todo tipo de productos y campos de la electrónica, desde sistemas embebidos a grandes.

  • ASICs – Circuitos integrados de aplicación específica en general.

Embedded Linux

El hardware sin software es inútil y esto es cierto en casi todos los campos de la electrónica. Los complejos requisitos actuales de diseño y los cortos tiempos de comercialización hacen imprescindible el uso de un sistema operativo si desea tener un producto en funcionamiento a tiempo. Una vez que se utiliza Linux en un sistema embebido, se pueden aprovechar rápidamente los recursos del sistema operativo, como los sistemas de archivos, las comunicaciones entre procesos, las pilas de protocolos, las funciones de multitarea, etc. Como resultado, se ahorrarán toneladas de esfuerzo en comparación con comenzar desde cero.

  • Portar Linux – Reconstruir binarios de Linux para su utilización en procesadores ARM específicos y placas PCB personalizadas.

  • Application Programming – Software específico de aplicación en lenguaje C que se ejecuta en un entorno Linux.

  • Programación BASH – Scripts de automatización para sistemas operativos Linux.

embedded linux en sistemas embebidos - campos de la electronica

imagen de dispositivos m2m machine to machine mostrando comunicaciones a traves de canales de comunicaciones inalambricos - campos de la electronica

Machine to Machine (M2M)

Los sistemas electrónicos en general hacen mucho trabajo sin intervención humana, y esto es especialmente cierto para algunas aplicaciones donde eventos como accidentes o robos deben ser detectados y advertidos a tiempo. Los sistemas M2M, como su nombre lo indica, se refieren a sistemas que realizan comunicaciones automatizadas entre dispositivos electrónicos a través de un canal de comunicación alámbrico o inalámbrico. La información a intercambiar podrían ser mediciones de ciertos sensores, o cualquier otra fuente de datos, que refleje la ocurrencia de un evento que implica una acción que se debe tomar sin asistencia manual. Existen numerosos ejemplos de aplicaciones M2M como registro de datos, mecanismos de seguridad, notificaciones automáticas, casas inteligentes, etc. Las aplicaciones para M2M se pueden encontrar en todos los campos de la electrónica.

Cuando el canal de comunicación es Internet, se dice que el dispositivo pertenece a una clase llamada “Internet de las cosas” o “Intenet of Things” comúnmente conocida como IoT. Debido a la masificación de Internet y la evolución de las comunicaciones, los sistemas M2M están creciendo a gran escala. La tecnología actual permite a los sistemas comunicarse a través de largas distancias.

Tecnología 3G que está disponible masivamente es una excelente alternativa para comunicaciones M2M.

  • Comunicaciones alambradas – Ethernet, RS232, RS422, RS485, CAN.

  • Comunicaciones inalambricas – WiFi, Bluetooth, FSK modules.

  • Celular – GPRS, EDGE, UMTS/3GSM, HSPA, HSPA+, 4G LTE

Sistemas VoIP

La comunicación de voz a través de redes IP se está extendiendo más cada día debido a sus interesantes ventajas. Las empresas de todo el mundo emplean sistemas VoIP para las comunicaciones internas de voz porque tienen la ventaja de utilizar la red informática de la empresa. Ciertamente, dado que casi todas las compañías modernas tienen una LAN o similar ya disponible, el uso de esta misma red para comunicaciones de voz es una idea interesante debido a su bajo costo de implementación: los únicos requisitos son una red ethernet y un servidor SIP. Los equipos industriales personalizados que deben incluir comunicación de voz pueden beneficiarse de la tecnología VoIP.

Los buzones de llamadas de emergencia colocados a los lados de las carreteras son un buen ejemplo del uso de VoIP en un escenario industrial.

  • Protocolo – SIP.

  • AEC – Algoritmos de cancelación de eco acústico proporcionan comunicaciones de buena calidad cuando hay acoplamiento acústico presente entre el altavoz y el micrófono..

  • Multimedia – Capacidad de comunicación de audio y video para aplicaciones de videollamadas.

  • Speakerphone – Algoritmos de Cancelación de Eco Activo proporcionan una buena calidad de comunicación cuando existe acople acústico entre el altavoz y el micrófono.

sistemas voip voz sobre ip - campos de la electronica

imagen de electronica industrial/potencia y circuitos de conmutacion mostrando una fuente de voltaje de topologia flyback - campos de la electronica

Electrónica de Potencia

La conversión de energía es un tema muy importante, porque es común en todos los campos de la electrónica ya que todos los sistemas requieren algún tipo de unidad de entrega de energía.

Cuando hablamos de Power Electronics, nos referimos principalmente a circuitos de modo conmutado (switching), como convertidores de potencia de DC (también conocidos como fuentes de alimentación conmutadas o SMPS), convertidores de AC-DC y amplificadores de clase D de alta eficiencia, de bajo volumen y peso.

  • Topologías de convertidores no aislados – Buck, Boost, Sepic, Buck-Boost, etc.

  • Topologías de convertidores aislados – Full Bridge, Half Bridge, Forward, Push-Pull y Flyback.

  • PFC – Corrección Activo del factor de potencia.

  • Amplificadores Clase D – Para amplificadores de audio de potencia de alta eficiencia y generadores de señales de potencia.

Redes de sensores inalámbricos

Las redes de sensores inalámbricos es una tecnología de bajo consumo muy útil para muchas aplicaciones en diferentes campos, como la agricultura, medicina y sensado distribuido. Teniendo en cuenta para algunas aplicaciones que ninguna fuente de alimentación va a estar disponible cerca, un requisito importante para estos sistemas es un diseño de consumo de energía ultrabaja para garantizar su funcionamiento durante largos períodos de tiempo sin recargar las baterías.

El acceso a esta tecnología es cada vez más barato y está ampliamente disponible, por lo que se trata de un campo electrónico muy interesante para la próxima generación de sistemas embebidos utilizados en el Internet de las cosas (IoT).

Algunos conceptos relacionados con este campo de la electrónica son:

  • Protocolos inalámbricos  Zigbee IEEE 802.15.4 y Z-Wave modules para redes de sensores inalámbricos.

  • Ultra bajo consumo – Diseño ULP para una duración de batería máxima con la familia de microcontroladores Texas Instruments MSP430.

  • Sistemas Operativos para WSN – TinyOS y Contiki para aplicaciones de redes de sensores inalámbricos.

redes de sensores inalambricos mostrando nodos y enrutadores - campos de la electronica

vision por computador y procesamiento de imagenes, detección de patrones y formas, inteligencia artificial - campos de la electronica

Procesamiento de Imágenes y Visión por Computador

El procesamiento de imágenes y los sistemas de visión por computadora es un campo de electrónica avanzada que le da a las computadoras la capacidad de comprender imágenes y extraer datos de ellas. Por ejemplo, se puede extraer información de la patente/matrícula de vehículos sólo desde una imagen digital. Otro ejemplo podría ser darle a un robot la posibilidad de evitar obstáculos. En el campo militar, los sistemas de seguimiento de misiles son un ejemplo. Al final, las posibilidades son ilimitadas.

Este campo de la electrónica exige hardware de cómputo rápido para realizar cálculos en tiempo real utilizando algoritmos complejos. A pesar de la complejidad computacional, el avance de la tecnología en los DSP y FPGA disponibles actualmente en el mercado, ayuda a la implementación de aplicaciones de procesamiento de datos rápidos en tiempo real. Para ver en acción sistemas de visión por computadora de alto rendimiento, ver el siguiente enlace Atlas robots from Boston Dynamics.

  • Procesamiento de Imágenes  Detección de bordes, filtrado, corrección de iluminación, cambio de escala, etc.

  • Computer Vision – Reconocimiento de patrones y formas, aprendizaje automático, inteligencia artificial, redes neuronales, etc.

  • Robótica – Control por computadora de dispositivos electromecánicos. Basado en procesamiento de imágenes y visión por computadora.

Systemas de Control Automático

Ya sea se requiera controlar la velocidad de un motor o la posición de un objeto, se necesitan sistemas de control automático. Sus aplicaciones son prácticamente ilimitadas y están presentes en una gran cantidad de productos de consumo, como también en los sectores militares e industriales. Con los convertidores de datos AD y DA de alto rendimiento y las capacidades de cómputo rápido proporcionadas por microcontroladores, DSPs y FPGAs, es posible llevar a cabo casi todas las operaciones de control en el dominio digital. Esto le permite al ingeniero diseñar bucles de control programáticamente en lugar de sólo hardware (no puede cambiar con el tiempo).

Algunos ejemplos de aplicaciones de control son: fuentes de alimentación conmutadas, control de la temperatura del compartimiento de pasajeros de un automóvil, navegación y control de una aeronave.

  • Fuentes Switching (Switched Mode Power Supplies) – Control de realimentación de tensión y corriente.

  • Control de Motores –  Para una amplia gama de aplicaciones para motores de DC y AC.

  • AGC – Control automático de ganancia para sistemas de audio y comunicaciónes.

sistemas de control automatico - lazo de realimentacion - campos de la electronica

Sistemas de Telecomunicaciones diseñados a la medida en Cohen Electronics Consulting

Sistemas de Telecomunicaciones

Si se necesita desarrollar un sistema de comunicación personalizado para aplicaciones especiales, como militar / industrial o científica, podrían ser necesarios protocolos y esquemas de modulación propietarios. Hoy existen convertidores de datos AD y DA de alto rendimiento que pueden trabajar a tasas de muestreo de gigahertz. Además, las capacidades de cómputo rápido proporcionadas por microcontroladores, DSPs y FPGAs, y la existencia de dispositivos RF y de microondas de vanguardia, permiten que los sistemas de radio pueden implementarse casi por completo dentro de un sistema digital. Un nombre común para esto es SDR o Software Defined Radio, y se está volviendo más y más interesante por las posibilidades que brinda el rápido cálculo matemático proporcionado por las tecnologías actuales de procesamiento de digital de señales.

  • SDR – Software Defined Radio (Radio Definida por Software)

  • Circuitos RF y de Microondas – Diseños de placas PCB de alta frecuencia y antenas planares tipo Patch.

  • Diseño de Enlaces de Telecomunicaciones – Link budget analysis para enlaces de radio.

Simulación Analógica de Sistemas Electrónicos

La simulación es una parte muy importante del proceso de diseño analógico ya sea que esté diseñando un circuito de audio, una fuente de alimentación conmutada o un sistema de RF / microondas. Cuando se utiliza correctamente, puede dar una idea de problemas potenciales que pueden prevenirse durante el proceso de diseño en lugar de encontrarlos una vez que las tarjetas PCB de los prototipos se hayan construido. La simulación es imprescindible en el diseño analógico y digital del mundo moderno, donde ambos están presentes en todos los campos de la electrónica.

  • Simuladores Spice – LTspice Simulator de Linear Technology y PSpice de Cadence Design Systems.

  • Estabilidad del lazo de realimentación –  Usado para sistemas de lazo cerrado tales como fuentes de alimentacion lineales y switching (SMPS).

  • Diseño de Circuitos RF – Simulación Pre y Post layout de circuits RF y de microondas.

simulaciones spice de circuitos analógicos y digitales - campos de la electronica

simulaciones de integridad de senal para disenos digitales de alta velocidad - adaptacion de impedancias - campos de la electronica

Integridad De Señal

“Hay dos tipos de ingenieros de diseño electrónico, aquellos que tienen problemas de integridad de señal, y los que los tendrán”

Esta cita famosa es excepcionalmente verdadera cuando se diseñan sistemas digitales modernos de alta velocidad. No importa en cuál de los varios campos de la electrónica estés trabajando actualmente, porque es probable que tarde o temprano debas enfretarte con dispositivos de alta velocidad.

Los tiempos de subida y bajada (rise y fall times) muy cortos y las altas frecuencias de reloj presentan un gran desafío para los ingenieros de diseño. Los problemas de integridad de señal y compatibilidad electromagnética pueden ser muy complejos y extremadamente difíciles de detectar, sin embargo, pueden ser evitados con una planificación cuidadosa durante la fase de diseño por ingenieros experimentados.

  • Diseños Digitales de Alta Velocidad – Circuitos que utilizan memorias de alta velocidad como DDR3 y DDR4 y circuitos integrados como: microprocesadores, DSPs, FPGAs y ASICs modernos.

  • EMC –  Diseño de PCB layouts con compatibilidad electromagnética.

  • Simulaciones SI y PI – Simulaciones Pre y Post layout de Integridad de Señal e Integridad de Energía para placas PCB digitales de alta velocidad.

¡Cuéntanos acerca de tu idea!

Nos fascinan los desafíos y la innovación

Contáctanos Ahora