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El caso de las fuentes de alimentación zombies

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No sé que pensará George A. Romero del título de esta entrada. A mi me suena bien, pero no es acertado. Realmente estas fuentes no son zombies sino que son fantasmas: estan muertas pero ellas no lo saben. También he conocido fuentes verdaderamente zombies: que estaban muertas y volvían a la vida pero no es el caso.
Quedamos en que son fuentes fantasmas. Fuentes muertas pero que no lo saben… hasta que lo descubren y mueren definitivamente.
¿Como las identificamos? Fácil. Tenemos un dispositivo electrónico que lleva incorporada una fuente de alimentación conmutada. Actualmente casi todo, desde TVs, ordenadores personales, cargadores de télefonos, fuentes de laboratorio… Funciona perfectamente pero, en un momento determinado, necesitamos moverlo de sitio. Lo desenchufamos de la alimentación y lo volvemos a enchufar en otro lugar, pero ya no funciona mas. O sufrimos un corte de suministro eléctrico y varios aparatos de la casa no vuelven a funcionar al recuperar la ennergía.
Otras veces vemos que la fuente proporciona pulsos cortos de alimentción y sospechamos de un cortocircuito que dispara la autoprotección. A veces se pueden ver esos pulsos cortos en algún LED indicador que flashea.

Lo primero que pensamos es que un transitorio durante la restitución de la alimentación los ha quemado.
ERROR: Lo que ocurre es que las fuentes ya estaban muertas, pero eran fantasmas de si mismas, que continuaban trabajando después de haber sufrido un fallo interno. Quizás el fallo se produjo hace dias, o meses, pero ellas seguian trabajando como si nada. Hasta que la falta de alimentación descubrió el fallo y ya no funcionaron mas.
Cuando vamos a reparar estas fuentes enontramos que los componentes que fallan mas habitualemente: fusible, rectificador, filtro, conmutador de potencia y en el secundario los diodos y condensadores de filtro estan todos bien. Es una avería chunga si no sabes de antemano donde buscar.

A mi me ha pasado en muchas ocasiones, pero la mas llamativa fue este verano. Durante un corte de energía programado, para para el mantenimiento anual de las estaciones transformadoras, murieron nada menos que 31 inyectores poe (SMCPWR–INJ4)!

Ahora vamos con la parte técnica del asunto.
Las fuentes de alimentación conmutadas suelen tener todas una topología similar en la cara del primario: filtro EMI (las mas modernas o potentes también compensación PFC), las grandes NTC, rectificador, filtro, elemento de control, conmutador de potencia y trafo. Después del trafo la parte del secundario con sus rectificadores, fltros, algunas reguladores y el circuito de realimentación.
Esto es a grandes rasgos una fuente conmutada. Mas o menos este diagrama de bloques:

Bloques

Los diseñadores de fuentes conmutadas step-down se encuentran siempre con el mismo problema: si vamos a reducir unas tensión alta (220V a 12V, por ejemplo), ¿como alimentamos el chip controlador PWM? Antes de que la fuente entre en funcionamiento solo hay 310V (220V rectificados y filtrados) en el primario. Con eso no podemos alimentar un chip controlador, que normalmente funcionan con tensiones de alrededor de 12V (algunos hasta 36V).
Basta con un simple cálculo par ver que un divisor resistivo es inapropiado. Por poco que consuma el controlador la disipación será muy alta. Un pequeño transformador convencional también presenta inconvenientes… La solución óptima, la que usan prácticamente todas las fuentes, es alimentar el chip controlador usando un secundario adicional en el trafo de potencia de la propia fuente, con un rectificador y filtro, y usar un circuito especial de arranque (start up). Este circuito es necesario para el momento en que conectamos la fuente y todavía no ha podido entrar en funcionamiento para autoalimentarse. Solo funcionará durante unos cientos de milisegundos al energizar la fuente, luego ya no será necesario porque el controlador PWM se alimentará a si mismo por el secundario citado anteriormente.
Y si ese circuito se avería la fuente continúa funcionando, hasta que se desalimenta, que ya no es capaz de arrancar.
Ya tenemos la explicación para nuestras fuentes fantasmas: el circuito de start-up.

Lo vemos en esta uente de ejemlo, tomada de aqui: http://www.circuitdiagramworld.com/power_supply_circuit_diagram/70_W_switching_power_supply_10316.html

En este esquema controlador PWM y el conmutador de potencia son un único chip: KA2S0880
El circuito de start-up de esta fuente esta formado por la resistencia R2 de 220K y el condensador electrolítico C6 de 47uF. Existe otro condensador cerámico C7 de 0.1uF para filtrar altas frecuencias. Con estos dos componentes se genera la tensión de alimentación para la patilla 3 del controlador PWM.
La resistencia serie en cualquier fuente será una resistencia de entre 56K a 1M y 1/2 a 5W de potencia. Muchas veces se usa una cadena de resistencias, cuando son SMD, para evitar arcos eléctricos (estarán sometidas a 300V de ddp). El condensador electrolítico será de entre 4,7uF hasta 100uF y una tensión relativamente alta: de 25V hasta 63V. En algunas fuentes hay un zéner de 12V a 18V en paralelo con el condensador electrolítico. En esta fuente el zéner esta integrado en la patilla 3 del controlador KA2S0880 y es de 36V.
El circuito de autoalimentación lo forma el diodo D2 FR207 y el bobinado de la patillas 1 y 4 del transformador.
Esto se puede ver repetido casi de forma exacta en todas las fuentes conmutadas…
El funcionamiento es sencillo: al energizar la fuente tenemos 320V a la salida del rectifcador, poco a poco cargan el condensador C6 a través de la resistencia R2. Cuando la tensión sobrepasa la tensión de arranque del controlador PWM este comienza a oscilar y proporciona potencia al transformador. La tensión en C6 cae unos voltios al producirse consumo, pero eso lo tiene previsto el fabricante del chip controlador que tiene una histéresis de varios voltios en la alimentación: arranca con 15V pero una vez que esta trabajando puede hacerlo incluso con tensiones tan bajas como 10V (Start threshold voltage y Minimum operating voltage en la hoja de datos del KA2S0880). Una vez que ha arrancado la bobina del secundario del trafo de potencia (terminales 1 y 4) proporciona una tensión de alrededor de 12V que se rectifica con C6 (para esta tarea esta sobredimensionado, son pulsos de alta frecuencia) y autoalimenta al KA2S0880.
En estas condiciones, si falla R2 (cierto, he visto resistencias abiertas por arco eléctrico) o el condensador C6 pierde capacidad por envejecimiento, la fuente continuará funcionando autolimentada por D2 y filtrada por la poca capacidad que le quede a C6.
Pero cuando la desconectemos necesitamos de nuevo que R2 proporcione la carga inicial a C6, y que C6 tenga capacidad suficiente para almacenar la energía necesaria para arrancar el controlador y mantenerlo en funcionamiento hasta que la tensión en el transformador pueda autoalimentalo por D2. Algunas veces la capacidad de C6 es baja y la histéresis del controlador de pocos voltios y podemos ver que la fuente intenta arrancar y se para. Se puede observar un diente de sierra en C6 subiendo hasta la tensión de arranque y bajando hasta a mínima de funcionamiento. La fuente proporcioa pulsos cortos de alimentación pero no trabaja en contínuo.

Generalmente el malo de esta película es el condensador electrolítico, C6 de 47uF en este esquema.

En este otro esquema con el popular UC3842 se puede ver también el circuto de startup, formado por un aresistencia de 150K, un condensador de 10uF, un zéner de 18V y un diodo rectifiacor 1N4148 (aqui con una resistencia de 150 Ohmios en serie):
Fuente con UC3842
En esta otra el sospechoso sería el condensador de 10uF.

Voy a ver si este es el problema de los inyectores poe. Abrir estas fuentes es fácil, si sabes como. Se aprientan cerca de la unión de las carcasas con un tornillo de banco y se apalanca con un destornillador para hacer saltar el pegamento:

Se localiza el componente sospechoso. Hay que buscar un condensador electrolítico pequeño en el primario, cerca de un diodo:

En este caso el diodo rectificador para la autoalimentación es uno negro a la derecha del condensador sospechoso. También hay un diodo zéner de cristal a la izquierda. Mejor revisar las pistas para asegurarse de esta fuente lleva este tipo de circuito de startup:

Efectivamente el condensdor esta muy bajo de capacidad, a cambiarlo en todas:

Y ya funcionan de nevo:

Como no tengo claro si voy a usarlas así o integrarlas en algún otro aparato no las voy a pegar definitivamente, que sería lo mejor para su uso normal como inyectores poe:

Todavía me quedan unas horas de trabajo por delante!

Lector, copiador y borrador de tarjetas RFID MIFARE

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Estoy liado con varios proyectos que involucran lectores de tarjetas RFID tipo MIFARE de NXP https://www.nxp.com/products/identification-and-security/mifare-ics/mifare-classic:MC_41863 con lectores MFRC522 https://www.prometec.net/producto/rfid-kit-arduino y Arduino UNO

MFRC522

Uno de los probemas que he encontrado es que, cuando trabajas con montones de tarjetas y varios proyectos a la vez, es muy facil confundir tarjetas o incluso programar keys incorrectas. En esas condiciones las tarjetas pueden quedar inútiles (es imprescindible conocer las keys internas para usarlas o borrarlas).

Este programa para Arduino UNO (posiblemente funcione en otros) nos permite averiguar las keys programadas en las tarjetas para luego borrarlas o copiarlas sin preocuparnos de buscar las keys exactas que fueron programadas dentro.
Para ello es necesario compilar el programa con la lista de las keys comunmente usadas en nuestros proyectos. El programa intenta autentificarse en cada sector con cada una de las keys programadas y crea una lista de keys y secores. Esto nos permite luego borrar la tarjeta y dejarla en condiciones de fábrica o copiarla a otra vacía.
Es necesaria la librería de arduino MRFC522 que puede instalarse desde el gestor de librerías del arduino IDE o de aqui: https://github.com/miguelbalboa/rfid

El conexionado necesario es muy sencillo:

Fos ficheros del proyecto: HeliMifareClonner.zip

Para usar el programa se abre con el IDE de arduino y se carga en el arduino. Luego se abre el «monitor serie» y se configura a 115200 baudios y «sin ajuste de linea». Aparecerá un menú con 5 opciones, que es autoexplicativo:
1: PROBAR las Keys conocidas. Intenta averiguar que key, de la lista incluida en el programa, corresponde con cada sector de la tarjeta.
2: LEER Tarjeta: Lee la tarjeta usando la lista de keys averiguada anteriormente.
3: VER DATOS de tarjeta: Muestra el bloque de datos (1024 bytes) que ha podido leer con la opción 2
4: ESCRIBIR nueva tarjeta: Escribe una tarjeta vacía, que este con las keys de fábrica a FFFFFFFFFFFF, con los datos leidos anteriormente y luego instala las keys averiguadas en cada sector. Esto crea una tarjeta clon de la leíada anteriormente. El bloque 0, que contiene el UID y otros datos del fabricante, no se copia. Aunque algunas tarjetas de fabricantes alternativos (No NXP) permiten escribir en el bloque 0 usando una secuencia de comandos especial, este programa no lo hace (la línea de código necearia esta comentada en el programa) porque no he podido probar que funcione correctamente.
5: COMPROBAR Tarjeta con datos Compara los datos leidos previamente con los datos de otra tarjeta. Si las keys no son las mismas en las dos tarjetas los bloques trailer no podrán coincidir y habrá otros sectores que no podrán leerse y quedarán sin comparar «SIN DATOS».
6: BORRAR tarjeta: Borra una tarjeta usando las keys averiguadas para dejarla tal y como vienen de fábrica, con las keys a FFFFFFFFFFFF («transport keys»).

Como optimizar el consumo de memoria en programas de Arduino

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El compilador que usa el entorno Arduino es muy óptimo y es dificil escribir el programa de forma que genere menos código: el compilador optimiza automáticamente independientemente de como lo esribamos.
Pero hay algunos detalles que permiten ahorrar bytes de RAM o de FLASH, cambiando un poco el enfoque de los programas!

Uno es usar el macro F() para las variables de cadena que pasamos a algunas funciones, principalmente Serial.print().
Usando como ejemplo el programa https://heli.xbot.es/?p=501 podemos cambiar la línea 61 de:
        Serial.println («Testing AnalogKeyPad»);
a
        Serial.println (F(«Testing AnalogKeyPad»));

Compilando con el IDE de Arduino 1.8.5 para Arduino UNO (Atmega328p),
la primera forma genera un programa de 1958 bytes que usa 269 bytes de RAM y
la segunda forma genera un programa de 1998 bytes que usa 249 bytes de RAM.
Hemos ahorrado 20 bytes de ram (de los 2048 disponibles) pero el programa ha crecido en 40 bytes!
Que no cunda el pánico, ahora optimizamos mas todavía:
cambiamos la línea 70 de:
        Serial.print («Pulsado «); Serial.println (b);
a
        Serial.print (F(«Pulsado «)); Serial.println (b);
Ahora el programa ocupa 2004 bytes y usamos 239 de RAM, el programa solo ha crecido en 6 bytes y hemos ahorrado 10 bytes de RAM.

El programa sobre el que estamos trabajando es muy sencillo y no tiene mas cadenas constantes, no podemos seguir mejorándolo, pero cualquier cadena que convirtamos en constante en el futuro ahorraría aproximadamente su longitud en RAM incrementando solo 6 bytes de código en FLASH.

¿Y por que es así?
Porque el micro ATMEGA328P, y toda la familia aTMEGA, son micros con Arquitectura Harvard y eso significa que los DATOS y las instrucciones de PROGRAMA se almacenan en espacios separados y se acceden usando instrucciones de programa distintas.
Eso representa un problema para el compilador porque tiene que generar un código distinto para manejar datos variables (en RAM) y datos constantes (en memoria de programa FLASH).
El compilador que usa el entorno de Arduino es el AVR-GCC y soluciona este problema copiando en RAM las constantes y usando siempre funciones que trabajan sobre RAM.
Esto tiene el inconveniente de que cada constante que declaramos en nuestro programa ocupa una cantidad igual de memoria de programa y de RAM.
Y esto no tiene facil solución porque, para manejar datos que solo esten en memoria de programa, hacen falta funciones distintas que sepan manejar los datos residentes en ese espacio de memoria.
En arduino existe el macro F() que permite instruir al compilador para que almacene una cadena constante solo en FLASH.
Además la función Serial.print() esta sobrecargada de forma que se compila de forma distinta para cadenas variables que para cadenas constantes.
La primera vez que usamos la función Serial.print(F()) el compilador añade el código de la librería necesario para manejar cadenas constantes y por eso el programa crece un poco. Los siguientes usos de la función solo incrementen un poco el código debido a la diferente gestión de los datos.
Lo importante es que cada uso de F() ahorra una cantidad de RAM igual a la longitud de la cadena usada! Y en RAM es donde mas justo esta el Atmega328p.

Podemos usar esta técnica para otras constantes, pero si la función que las ha de usar no esta adecuadamente sobrecargada (es decir, no tienen definida función para trabajar con datos en espacio de programa) no será posible. Tenemos que escribir nuestro propio código para acceder a esos datos en memoria de programa… pero es sencillo.

Este es un array normal, cada dato (int) ocupa dos bytes de FLASH y dos de RAM.
        const int KeyVals[nKeys+1] = { 693, 665, 624, 573, 544, 491, 463, 432, 393, 353, 308, 249, 188, 157, 117, 79, 0};

La forma de decir al compilador que queremos que almacene un array en memoria de programa es esta:
        const int KeyVals[nKeys+1 ] PROGMEM = { 693, 665, 624, 573, 544, 491, 463, 432, 393, 353, 308, 249, 188, 157, 117, 79, 0};

Pero al usar la segunda forma ya no podemos hacer:
if (Val >= KeyVals[i]) break;

porque el manejo de variables array solo puede trabajar con datos en RAM. ATENCION el compilador no informará de un error!!! pero el programa no funcionará. Los datos estarán almacenados en un espacio de memoria pero el programa intentará usar punteros a ese espacio de memoria en otro espacio de memoria distinto, con lo que apuntará a datos distintos y no funcionará!! Debe usarse la función adecuada para leer los datos almacenados en la memoria de programa, usando los punteros a memoria de programa ha generado el uso de PROGMEM: pgm_read_word(), porque los datos son de tipo int (ocupan 16 bits):
        if (Val >= pgm_read_word(KeyVals+i)) break;

Para el otro array, que es tipo char (8 bits), se debe usar la función
        pgm_read_byte(Keys+i);

NO se puede usar el índice [i] en un array PROGMEM ya que su gestión esta definida para trabajar con variables RAM. Debe usarse +i que sirve para punteros a RAM o a FLASH.

Después de aplicar estas dos optimizaciones al programa (dos líneas con F() y dos arrays cambiados a PROGMEM) el programa que antes ocupaga 1958 bytes de FLASH y usaba 269 de RAM ahora ocupa 1992 bytes de FLASH pero solo usa 189 bytes de RAM.
Ha crecido en 34 bytes de 32768 disponibles (~ 0.1%) pero ha bajado el uso de ram en 80 bytes de 2048, casi un 4% de mejora.

https://www.arduino.cc/en/Reference/PROGMEM

El programa optimizado: AnalogKeyPad1

Teclado de matriz 4×4 analógico para arduino

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Aunque ya hay teclados de matriz analógicos comerciales y librerías para arduino (este, por ejemplo: https://www.sparkfun.com/products/12080) es interesante convertir los teclados de matriz que ya tenemos por casa a analógico.
Las placas Arduino tienen entradas analógicas de 10 bit y solemos tener alguna sin usar…
Siguiendo esta idea: http://www.technoblogy.com/show?NGM puede hacerse con 7 restencias normales del 5% de tolerancia con este esquema:

Código:

/*
* AnalogKeyPad: Teclado de matriz para lectura analógica
* segun esquema:  http://www.technoblogy.com/show?NGM
*
* (c) Heli Tejedor, https://heli.xbot.es, Octubre 2017
*
* Este Software se distribuye bajo licencia
*
* Creative Commons 3.0 Reconocimiento, No Comercial, Compartir Igual (CC BY-NC-SA 3.0)
* http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/deed.es_ES
* http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/
*
*/

// Configuracion del teclado
#define nKeys 16

#define NO_KEY 0
#define KEYPAD_PIN A0

// Tecla de la matriz 4x4: NINGUNA S1 S5 S9 S13 S2 S3 S4 S6 S7 S8 S10 S11 S14 S12 S15 S16
const int KeyVals[nKeys+1] = { 693, 665, 624, 573, 544, 491, 463, 432, 393, 353, 308, 249, 188, 157, 117, 79, 0};
const char Keys[nKeys+1] = {NO_KEY, '7', '4', '1', 'A', '8', '9', 'F', '5', '6', 'E', '2', '3', '0', 'T', 'C', 'P'};

// ===============================================================================
// Retorna caracter de la matriz
// ===============================================================================
char GetKey (int Val)
{
char i=0;
for (; i < nKeys; i++) if (Val >= KeyVals[i]) break;
return Keys[i];
}

// ===============================================================================
// Lee el teclado, retorna caracter de la matriz o NO_KEY
// ===============================================================================
char ReadKeyPad()
{
static char OldKey = NO_KEY;
char KeyPressed;
char FirstKey = GetKey (analogRead(KEYPAD_PIN));

// Necesita 10 lecturas validas seguidas durante 10ms
for (char i=0; i<10; i++)
{
KeyPressed = GetKey (analogRead(KEYPAD_PIN));
if (KeyPressed != FirstKey) return NO_KEY;
delay (1);
}
if (KeyPressed == OldKey) return NO_KEY;
OldKey = KeyPressed;
return KeyPressed;
}

// ===============================================================================
void setup(void)
{
Serial.begin (115200);
Serial.println ("Testing AnalogKeyPad");
}

// ===============================================================================
void loop(void)
{
char b = ReadKeyPad();
if (b != NO_KEY)
{
Serial.print ("Pulsado "); Serial.println (b);
}
delay(100);
}

Todos los ficheros del proyecto estan aqui:
https://heli.xbot.es/wp-content/uploads/2017/11/AnalogKeyPad.zip
junto con una tabla de excell para calcular los valores analógicos en función de las resistencias elegidas.

Actualización 2/11/2017: Una mejora que puede hacerse es montar la resisitencia de pullup de 15K Ohmios directamente en la entrada analógica, junto al arduino. De esta forma se evita que un mal conexionado del teclado provoque pulsaciones fantasma de las teclas. Además se elimina un cable del conexionado del teclado: ahora es solo de dos hilos!

Driver para joystick multiplexado para Raspberry PI: hasta 160 switches con 26 GPIOs

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El pasado mes de Noviembre le regalé a mi hijo una consola arcade (concretamente una de estas http://arcademadrid.com/50-mando-consola-arcade-hdmi-tv-arcade-2-jugadores). Funciona mediante una Raspberry PI 2, el mueble esta bastante bien y tiene 2 joysticks y 16 pulsadores de buena calidad.
Trasteando con ella he observado que consume casi todos los GPIOs de la raspberry pi 2 para los switches de los pulsadores. Son 24 switches, conectados cada uno a un GPIO, y la raspberry PI 2 tiene 26 GPIOs.
Como me interesa añadir mandos de SNES y un volante de PS2 usando el driver «gamecon_gpio_rpi» https://github.com/RetroPie/RetroPie-Setup/wiki/GPIO-Modules he diseñado una esquema de conexionado nuevo, multiplexando la lectura de los switches, de forma que puedo conectar los 24 switches usando solo 10 GPIOs. Así puedo conectar los mandos SNES y PS2 en los pines que quedan libres
Usando este conexionado se pueden conectar los 24 switches incluso a una raspberry PI 1 que solo tiene 17 GPIOs disponibles en el conector de 26 pines.
Claro que para que esto funcione bien es necesario escribir un driver del kernel de linux que se encargue de leer el hardware y lo muestre en un dispositivo (en el arbol /dev) de forma que los programas lo puedan utilizar.

Una complicación autoimpuesta es que se pueda usar tanto para raspberry pi 1 con conector de 26 pines como con raspberry pi B+ ó 2 con conector de 40 pines intentando dejar siempre como última elección los pines de funciones especiales.
Gracias a esto es posible conectar 2 joysticks con 8 pulsadores (mas 4 de dirección) cada uno dejando libres los pines de TX y RX de UART0 y SDA1 SCL1 del I2C. En la versión 0.0.2 del driver intento también dejar libres los pines que necesita el driver «gamecon_gpio_rpi».

El conexionado eléctrico es fácil, solo se necesita un diodo de señal (1N4148, por ejemplo) por cada pulsador para evitar interferencias al actuar varios pulsadores a la vez. El driver permite 18 tipos distintos de esquemas de conexionado dependiendo del número de switcheslos y joysticks que se deseen usar y del número de GPIOs disponibles.
Yo usaré el «type=14» que permite hasta 5 joysticks de 2 ejes y 8 botones auque el mueble solo necesita 2 de ellos.
El conexionado que he usado es este:
Esquema type=14

En el esquema solo se nombreb los switches con «swX» donde X es un número. Dependiendo del parámetro del driver «map=n» se mapean a los distintos pulsadores de los joysticks siguiendo este mapa:
Mapa SWx

El conexionado multiplexado se basa en cablear los switches en forma de filas y columnas. Las filas se conectan a SALIDAS GPIO de la raspberry y las columnas a ENTRADAS GPIO con el pullup activo. De esta forma con un único grupo de entradas GPIO se pueden leer, de forma alternativa, cada una de las filas. Para leer una fila es necesario poner a nivel BAJO el GPIO correspondiente. Entonces existe un nivel bajo en la fila que los pulsadores pueden enviar a las entradas (columnas) cuando de actuan. El resto de filas se mantienen a nivel alto que es bloqueado por los diodos y es como si no estuvieran conectadas.
Para usar el menor número de GPIOs he subdividido cada fila en dos, de forma que hay dos GPIO de salida por cada fila pero solo la mitad de GPIOs de entrada (columnas).
Con 27 GPIOS disponibles en los conectores de 40 pines de las raspberry se pueden conectar hasta 160 switches (usando el conexionado «type=11») en una matriz de 8 x 20 (en realidad 16 x 10 por que he partido cada fila en dos, asi solo se usan 10 entradas en lugar de 20, pero se usan 16 + 10 pines de GPIO en lugar de 8 + 20).

El driver se instala desde un paquete .deb que he preparado. Se compila en la propia raspberry porque depende del hardware.
Antes de instalarlo es recomendable actualizar la raspberry con:
sudo apt-get update
sudo apt-get dist-upgrade -y
sudo reboot
Luego pueden eliminarse los paquetes fuente de la actualización para ahorrar espacio con:
sudo apt-get clean

Descargar el instalador, worpress no me permite subir .sh «por seguridad» y lo he ‘targzipeado’:
wget https://heli.xbot.es/wp-content/uploads/2016/05/install.tar.gz
tar -xzvf install.tar.gz
sudo ./install.sh

Primero descargará varios paquetes necesarios para la compilación: dkms, cpp-4.7, gcc-4.7 y joystick
Luego descargará los headers del kernel adecuado a la versión instalada, necesarios para la compilación del driver, con un «wget http://www.niksula.hut.fi/~mhiienka/Rpi/linux-headers-rpi/linux-headers-`uname -r`_`uname -r`-2_armhf.deb» y lo instalará con «sudo dpkg -i linux-headers-`uname -r`_`uname -r`-2_armhf.deb»
A continuación conectará con esta página, hará un wget del .deb heli-mpx-joystick-rpi-0.0.2.tar.gz y lo instalará con «sudo dpkg -i heli-mpx-joystick-rpi-0.0.2.deb». Por último eliminará el paquete fuente de los headers, que ya no es necesario, pero los headers se quedan instalados la raspberry en /usr/src/linux-headers-x.x.x.

Todo esto llevará bastante tiempo y es necesario tener una conexión a internet operativa en la raspberry.

En una de mis raspberries he observado un problema en la compilación, debido a la actualización de los headers a a la versión 4.4.9+
"No rule to make target 'kernel/time/timeconst.bc'"

Lo he solucionado copiando el fichero timeconst.bc de http://mirrors.neusoft.edu.cn/rpi-kernel/kernel/time/timeconst.bc a ‘kernel/time/timeconst.bc’

Una vez instalado puede cargarse con
sudo modprobe heli_mpx_joystick_rpi map=2 devices=2 type=14
y probarse con
jstest /dev/input/js0
jstest /dev/input/js1

Jstest tiene un fallo, conocido pero no parcheado (al menos en la versión del paquete ‘joystick’ del repositorio de la raspberry). No muestra correctamente los nombres de los botones del joystick. Es debido a un array de nombres donde faltan tres elementos y eso hace que queden descolocados los demás.
Mientras preparaba esta entrada veo que han actualizado linuxconsoletools, que es el paquete de fuentes donde viene jstest, a la versión 1.5.1 (la anterior era la 1.4.9). Supongo que habrán incluido el parche.
https://sourceforge.net/projects/linuxconsole/files/

El driver puede descargarse del kernel con
sudo rmmod heli_mpx_joystick_rpi

También puede desinstalarse totalmente con
sudo apt-get remove heli-mpx-joystick-rpi-dkms

Fuentes y el resto de los los ficheros del proyecto aqui: https://heli.xbot.es/wp-content/uploads/2016/05/heli_mpx_joystick_rpi_0.0.2_src.tar.gz

Documentos y esquemas del proyecto aqui: https://heli.xbot.es/wp-content/uploads/2016/05/Docs-0.0.2.rar

Para que cargue de forma automática al arrancar la raspberry es necesario añadir en ‘/etc/modules’ una línea:
heli-mpx-joystick-rpi
y crear un fichero de configuración ‘/etc/modprobe.d/heli-mpx-joystick-rpi.conf’ con los parámetros deseados:
options heli-mpx-joystick-rpi map=2 devices=2 type=14

Una vez recableados los switches del mueble original e instalado este driver quedan 16 pines libres donde se pueden cablear los los conectores de la SNES y de la PS2 extraidos de consolas averiadas que he montado en el mueble asi:
Conectores SNES y PS2

Luego uso el driver «gamecon_gpio_rpi» según se explica en https://github.com/RetroPie/RetroPie-Setup/wiki/GPIO-Modules.

Y todo ha quedado asi:
Consola Retropie con SNES y PS2

Probando las fuentes de alimentación api3fs25 / 24R2639 12,2V 48A

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Voy a probar un poquito la fuente…
Conecto dos resistencias de 1,1 Ohmios + 1,1 Ohmios en paralelo para que den 0,55 Ohmios y a su vez en paralelo de nuevo con otra igual. La resistencia total es de 0,275 Ohmios. A 12,2V circulará una corriente de unos 44A, cerca del límite de la fuente.
Uso treinta centímetros de cable de 6mm2 de sección para las conexiones de la carga.

Primera prueba, 12,09V medidos en la fuente y 43A (ó 42,9A incertidumbre de medida del amperímetro): 519,9 Watios!!!
42,9A midiendo en fuente

Segunda prueba, 11,97V medidos en la carga y 43A: 514,7 Watios en la carga. Tenemos 120mV de caida de tensión en los cables. A 43A son aproximadamente 5,2W de pérdidas que estarán usándose en calentar el cableado!!!
43A medido en carga

Ahora conecto las entradas SENSE- a GND y SENSE+ a +12V. Esto compensará los 120mV de caída y la tensión en la carga es ahora mas alta: 12,05V. Esto es importante para tener la tensión deseada justo en la carga, pero las pérdidas en el cableado continúan igual, ahora la fuente da 120mV mas que antes para compensarlas.
43A con SENSE

514 W son muchos watios, aunque las resistencias tienen circulación forzada de aire con un ventilador se calientan como una estufa: 209,9 Grados centígrados… y mas que mi termómetro no alcanza a medir:
Temperatura

También he observado que los cables estan a unos 35 grados y la temperatura ambiente es de 21 grados… ahí estan los 5,2W de pérdidas que medía.

Ahora conecto dos fuentes en paralelo y conecto el terminal CURRENT SHARE de una con el de la otra. 12,23V (se nota que trabajan mas descasadas) y 20A una de ellas, la mitad de la carga aproximadamente.
Dos fuentes A

La otra fuente entrega algo mas: 23,7A:
Dos fuentes B

Comprobado: las fuentes responden muy bien cerca del máximo de potencia. Una pena que no haya podido tenerlas unas horas probando, mi carga no soportaría disipar esa potencia durante tanto tiempo.

Usando una fuente de alimentación api3fs25 / 24R2639 12,2V 48A

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Han caido en mis manos 4 fuentes de alimentación ACBEL modelo api3fs25 IBM P/N 24R2639 de 12,2V y 48A. Estas fuentes pueden proporcionar hasta 585W en una sola tensión de salida y son de calidad IBM (eran de dos servidores IBM Xseries x336). También pueden encontrarse en EBAY baratas http://www.ebay.es/sch/i.html?_from=R40&_trksid=m570.l1313&_nkw=api3fs25&_sacat=0
4 fuentes api3fs25

Para poder usarlas lo primero es analizarlas externamente… En una cara tienen un conector de aimentación para la entrada 220V con dos LED verdes AC y DC.
Parte trasera

En la otra un conector de flanco de tarjeta de doble cara con 20 contactos se señal y 6 contactos de potencia.
Parte delantera

Esta claro que será necesario buscar mas información para poder encenderlas al menos. Buscando api3fs25 y 24R2639 en google encuentro que son muy apreciadas como alimentadores para cargadores de baterías de RC:
http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=1005309&page=74

En www.rcgroups.com hay «algo» de información:
Fuente acbel

En principio la encienden conectando A8 con A10, pero otro autor usa A8 con B4: http://piercecollegefoundation.com/software/18539

¿Quien lo hace bien…? Porque yo he probado los dos métodos y funcionan!.

Vamos con un poco de ingenieria inversa, esta fuente es cambiable en caliente (HOT-SWAP) y ademas puede paralelizarse con otras (current sharing), o sea que será bastante complicadilla.
Lo primero es abrir la fuente para sacar un esquema parcial de las áreas que interesan:
Fuente abierta

El conector de flanco de tarjeta esta mayormente conectado a dos conectores J1 y J2 que unen la placa de potencia de la fuente con una pequeña placa montada perpendicularmente que contiene la elecrónica de control, regulación y protección.
Placa de regulacion

Esa placa contiene un PIC16F73, supongo que para controlar las funciones de diagnóstico. El controlador PWM es un UCC3895. También lleva un controlador para la conpartición de corriente (load share controller) uc3907.

Lo mejor es dessoldar la placa para poder hacer el esquema mas comodamente, aunque luego tenga que volverla a soldar en su lugar.
Placa dessodada

El borrador del esquema parcial de la zona digital de la placa es este (algun fallo en la polaridad de los transistores??? … es un borrador):
Zona digital

De este esquema se puede deducir que la fuente lleva varias entradas y salidas de diagnóstico y comunicaciones….
¿Era correcto conectar A8 a A10 ó B4 para encenderla? NO.
La conexión A8 es, efectivamente, la señal «Power ON». Va conectada a una pata del PIC de uso general (Pin 28, RB7) y tiene un pullup (3K a +5V). En estas condiciones dejarla al aire introduce un 1 en el PIC y la fuente se mantiene apagada.
Introduciendo un 0 debería encenderse, comno así ocurre, pero ni A10 ni B4 son terminales de masa. B4 es SENSE- que es «casi» masa pero usarlo para encender la fuente introducirá un voltaje extraño en SENSE- y hará que varíe la regulación de tensión.
A10 es una entrada/salida de señalización, se pone a 0 cuando se enciende el LED verde DC de la trasera. Esta salida va conectada al colector de un transistor NPN y la base a la pata 17 del PIC (RB6) y un transistor NPN. Otro transistor enciende el LED verde. Para que el LED verde se encienda es necesario conectar un pullup externo, de forma que esta patilla acual como salida de señalicación y entrada para controlar el LED (si el PIC de la fuente lo permite).

La forma correcta de encender la fuente es unir A8 con B10.

B10 es GND, la misma GND que la del conector de potencia. El server identifica que la fuente esta conectada cuando ve esta conexión a masa.

B9 y B8 son salidas +5V VSB de 200mA. Estas salidas estan siempre presentes mientas este alimentada la fuente, aunque no este encendida.

A10 es la salida de la señal DC (igual que el LED trasero DC) y A9 es la salida de la señal AC (igual que el LED trasero AC)

A2 (pin 17 del PIC) y A3 (pin 16 del PIC) son ENTRADAS que indican a la fuente su posición en en server 00 la de la derecha y 01 la de la izquierda (visto desde la parte trasera del server). Sirven para seleccionar la dirección de la fuente en el bus I2C.

A4 (pin 22 del PIC) y A7 (pin 18 del PIC) son entradas /salidas de control (A4 podría ser /RESET) conectadas a la lógica del server.

A5 (pin 14 del PIC) y A6 (pin 15 del PIC) son SCL y SDA respectivamente. Posiblemente un SMBUS basado en I2C que se suele usar en el control de energía de los ordenadores. He probado a interrogarlo con el BusPirate y ha respondido a una direccion, que dependiendo del estado de A2 y A3, es: (en binario 001000A2A3) o sea e 0x20 a 0x23.
Esto solo si se mantiene A4 a 0, si se pone a 1 responde también a otra dirección: (en binario 010100A2A3) o sea e 0x50 a 0x53.
No he conseguido que esa dirección me responda a ningún comando, posiblemente el protocolo usa PEC, un chequeo de integridad de mensajes basado en CRC8 y yo no estoy enviando mensajes válidos…

B1, B2 y B3 van en paralelo en las dos fuentes que montanlos servers, son salidas de estado en colector abierto. La B1 se pone a 0 cuando la fuente arranca, y continua a 0 hasta que se quita tensión. Poniendo A4 a 0 se apaga (es A4 algún tipo de RESET?). No he investigado mas.

Este es el PINOUT del conecor de flanco de tarjeta, y del conector ICSP para programar el PIC:
Pinout API3FS25

La parte analógica es bastante compleja y solo he obtenido el esquema de la parte que me interesaba para la regulación de tensión.
Regulación de tensión

En los foros de RC he leído acerca de métodos para variar la tensión de salida (que funcionan) pero ¿son adecuados?.
Variar la tensión en www.rcgroups.com
Variando la tensión

Para aumentar la tensión de salida recomiendan conectar una resistencia de 33K entre dos puntos determinadados (color verde en la imagen).
Según mi esquema eléctrico estos puntos corresponden a los extremos de la resistencia de 6K (que puede verse en el esquema rotulada como 76b). La resistencia de 33K quedararía en paralelo con esta de 6K resultando una resistencia equivalente de 5,07K. Con el potenciómetro el mínimo (máxima tensión) la salida sería de 14,5V.
Esto es correcto, es la forma adecuada de aumentar el máximo de la tensión de salida. No se verá afectada la calidad de la regulación, aunque hay que tener en cuenta que los condensadores de la fuente son de 16V y estaríamos bastante cerca del límite de trabajo y se acortará su vida útil.
Para disminuírla recomiendan conectar una resistencia de 10K entre la pata 10 del UC3907 y un extremo del potenciómetro de regulación de tensión. Aunque funciona esto no es correcto porque la pata 10 del UC3907 es la alimentación del mismo, que viene de otra sección de la fuente de alimentación. Estamos introduciendo en el circuito de regulación de una fuente una tensión proveniente de otra fuente por lo que van a interferirse. Variará la tensión de salida al variar la tensión de la fuente interna, cuando deberían ser independientes entre si.
La forma correcta de disminuír la tensión mínima de la fuente es sustituir el potenciómetro de 500 ohmios por otro de otro valor. Por ejemplo con uno de 10K se puede conseguir que la tensión mínima baje hasta 6,5V. Por desgracia las otras tensiones internas de la fuente también bajan y la fuente se vuelve inestable en estas condiciones, llegando a no arrancar. Pero 7,2V si es una tensión bastante baja a la que la fuente funciona bien.

Regulacion
Eliminando la resistencia SMD de 6K y conectando un potenciómetro de 10K con una pareja de resistencias en serie de 2K2 y 3K3 en los puntos que se ve en la foto se consigue una variación de tensión de 6,13V a 13,57V.

A1 sirve para que las fuentes se coordinen en la corriente que entregan cuando se ponen en paralelo «current share». Si se van a conectar varias fuentes en paralelo hay que conectar entre sí todas las trata de unir todas las conexiones A1 de todas las fuentes. De esta forma se coordinan y si una tiene algunos milivoltios mas de regulación de tensión no entrega mas corriente, sino que la demanda de corriente se balancea autmáticamente entre todas las fuentes. Este trabajo lo controla el integrado UC3907.

A4 y A7 son SENSE- y SENSE+. Si no se usan no pasa nada, estan conctadas iternamente a GND y +12V mediante series de resistencias de 10 ohmios. Pero si queremos tener un control preciso de la tensión en el punto de conumo debemos unir SENSE- con GND y SENSE+ con +12V justo en el punto de consumo (carga). Estas señales son las que realimentan al circuito de regulación de tensión y la fuente intentará mantener la tensión programada justo en el punto donde se conecten SENSE- y SENSE+ independientemente de la tensión de salida. De esta forma se compensa la caida de tensión en los cables.

He construido unos conectores de flanco de tarjeta macho con unos trozos de circuito impreso de doble cara y una fresadora de PCBs.
Conectores

Listo para probar:
Conectores listos

El esquema de prueba es este:
Esquema de prueba

Para probar la fuente «con chicha» dispongo de dos resistencias bobinadas de 2,2 Ohmios de unos cientos de watios. Conectándolas en paralelo tengo una resistencia de 1,1 Ohmios que a 12,2V son 11,09A, pero tienen que disipar 135W !!!. Con un ventilador de PC ayudaré a disipar el calor para poder probar durante unos minutos…

Listo para jugar:
Probando...

Arduino 1.6.3 y Teensyduino 1.22 en Raspberry PI

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En este post anterior Raspberry Pi y arduino UNO instalaba el entorno arduino 1.0.3 en una Raspberry Pi con Raspbian (2013-02-09).
Actualmente el entorno de programación arduino va por la versión 1.6.3, que soporta muchas mas placas y tiene solucionados muchos errores de las versiones anteriores. Además yo suelo usar las placas Teensy 3.1 que llevan un procesador ARM cortex M4.

Teensy 3.1

En principio existe un paquete arduino para raspberry en el repositorio oficial, pero es la versión 1.0.1, demasiado antigua. Por suerte existe en hithub una distribución de arduino adaptada a la raspberry y no es muy dificil de instalar. Siguiendo las instrucciones de NicoHood Arduino IDE for Raspberry PI:

Yo parto de la distribución raspbian Wheezy 2015-02-16 Raspberry PI downloads en una SDHC de 32Gb y alta velocidad.

Instalar el raspbian y configurarlo según nuestras necesidades, se necesitará una conexión de internet para descargar los paquetes y actualizaciones. Yo trabajo desde el entorno X (startx) y en él un LXTerminal, asi se pueden cortar y pegar las instrucciones de esta página en el terminal.
Todo el proceso lo haremos como root, tenemos que modificar ficheros de sistema, instalar paquetes etc y asi evitamos tener que hacer su en cada comando:
sudo su

Primero actualizar el sistema usando una conexión de internet, tardará bastante:
apt-get update
apt-get upgrade
apt-get dist-upgrade

Con el editor nano abrir el fichero /etc/apt/sources.list
nano /etc/apt/sources.list

Y añadir estas dos líneas al final, para que el instalador apt-get encuentre las releases alternativas (jessie) que se van a usar:
deb http://mirrordirector.raspbian.org/raspbian/ jessie main contrib non-free rpi
deb http://archive.raspbian.org/raspbian jessie main contrib non-free rpi

De la misma forma, en el fichero /etc/apt/preferences:
nano /etc/apt/preferences

Añadir estas líneas al final para indicarle al instalador la prioridad de las distintas releases. Es posible que el fichero no exista, no importa, crearlo nuevo con este contenido:
Package: *
Pin: release n=wheezy
Pin-Priority: 900

Package: *
Pin: release n=jessie
Pin-Priority: 300

Package: *
Pin: release o=Raspbian
Pin-Priority: -10

Instalar el compilador avr-gcc:
apt-get update
apt-get -t jessie install gcc-avr

Instalar los paquetes necesarios para el funcionamiento del IDE (java y librerías). Es una sola línea, por su longitud el navegador puede mostrarla partida:
apt-get -t jessie install avrdude avr-libc libjssc-java libastylej-jni libcommons-exec-java libcommons-httpclient-java libcommons-logging-java libjmdns-java libjna-java libjsch-java

Descargar la release 1.6.3 desde github, tardará bastante:
git clone https://github.com/NicoHood/Arduino-IDE-for-Raspberry.git
cd Arduino-IDE-for-Raspberry

Desisnstalar la distrbución antigua, si estaba instalada:
apt-get remove -y arduino arduino-core

Instalar la nueva:
dpkg -i arduino-core_1.6.3_all.deb arduino_1.6.3_all.deb
cd ..

Esto habrá instalado el entorno Arduino IDE 1.6.3 bajo el directorio /usr/share/arduino y los sketches de ejemplo bajo /usr/share/doc/arduino-core/examples También habrá creado un icono en el menú de inicio menu->probramacion->arduino.

Para probarlo lo arrancamos el arduino IDE desde el menú. Conectamos el arduino, en mi caso un Arduino UNO, a un USB de la raspberry y seleccionamos el puerto nuevo que aparecerá en herramientas->puertos
Seleccionamos la placa en placa->arduino UNO. Cargamos un sketch, por ejemplo ejemplos->Blink y pulsamos la flecha del IDE «subir» que lo compilará y lo enviará a la placa. Si todo es correcto podremos ver parpadear el led de la pata 13 del arduino UNO!!!

Raspberry y Arduino UNO

Peeeeero, parece ser que existe un BUG conocido en esta versión (1.6.3) del IDE para linux. Lo comentan aqui: Arduino IDE Isssue #2892. Esto hace que no se detecten los puertos serie correctamente y que, de forma aleatoria, aparezca sombreado en gris la opción «puerto». Sin embargo el IDE funciona correctamente y es posible cargar los sketches en la placa arduino. Para cambiar el puerto, si que no se puede hacer por el IDE, basta con editar /home/pi/.arduino15/preferences.txt y editar la línea «serial.port=» para que apunte al puerto adecuado, por ejemplo: serial.port=/dev/ttyACM0 que es el puerto que crea un arduino UNO al conectarse.

La segunda parte consiste en instalar el addon «tensyduino 1.22» el entorno arduino. Desgraciadamente tampoco hay paquete oficial para esto y el código fuente es propietario. Por suerte el autor del programa (Paul Stoffregen) ha ido liberando compilaciones para raspberry pi de algunas de las herramientas necesarias para ponerlo en funcionamiento:

La primera herramienta es el cargador de sketches para teensy: Teensy loader Raspberry Pi
Primero se descarga el .tar.gz con wget y luego se descomprime en el directorio /usr/share/arduino/hardware/tools de la raspberry:
wget http://www.pjrc.com/teensy/teensy_raspberrypi.tar.gz
tar -C /usr/share/arduino/hardware/tools -xzvf teensy_raspberrypi.tar.gz

La segunda es la toolchain ncesaria para compilar los sketches para ARM: Raspberry PI Gcc Arm Toolchain
De forma parecida se descarga el .tar.bz2 con wget y luego se descomprime en el directorio /usr/share/arduino/hardware/tools de la raspberry:
wget http://www.pjrc.com/teensy/beta/arm_toolchain_raspberrypi.tar.bz2
tar -C /usr/share/arduino/hardware/tools -xjvf arm_toolchain_raspberrypi.tar.bz2

Para que el sistema operativo reconozca correctamente la placa Teensy hay que añadir a /etc/udev/rules.d el fichero con los descriptores del USB: Teensy.Rules
wget http://www.pjrc.com/teensy/49-teensy.rules
cp 49-teensy.rules /etc/udev/rules.d

Por último son necesarios las librerías y los ejemplos específicos para teensy, pero las distribuciones de estos ficheros solo estan disponibles en forma de ejecutable autoinstalable para sistemas operativos basados en Intel. Como la Raspberry PI usa un procesador ARM no podemos ejecutar ninguno de esos ficheros, aunque esten compilados para Linux. Una solución es instalarlo en una plataforma intel con linux y luego copiar los archivos que ha añadido el instalador a nuestra Raspberry. Al tratarse de ficheros .c, -h, .ino etc no importa que se hayan obtenido de otra plataforma porque ninguno es ejecutable.
He preparado tres tar.gz conteniendo los ficheros que instala teensyduino 1.22 obtenidos de una isntalación bajo Suse Linux.
Primero instalaremos los ejemplos adicionales que incorpora Teensyduino 1.22: examples.tar.gz. Los archivos se colocarán en /usr/share/doc/arduino-core/examples y existe un enlace simbólico a este directorio desde /usr/share/arduino/examples
Los comandos son:
wget https://heli.xbot.es/wp-content/uploads/2015/04/examples.tar.gz
tar -C /usr/share/doc/arduino-core/ -xzvf examples.tar.gz

A continuación las librerías adicionales para las placas teensy, muy interesantes. Aqui incluyo también dos librerías «libarm_cortexM4l_math.a» y «libarm_cortexM0l_math.a» que faltan en la compilación arm_toolchain_raspberrypi.tar.bz2. Aunque estan sacadas de la instalación de linux pueden usarse en la raspberry pi ya que son librerías del tarjet (teensy) no del host (raspberry): hardware.tar.gz
wget https://heli.xbot.es/wp-content/uploads/2015/04/hardware.tar.gz
tar -C /usr/share/arduino/ -xzvf hardware.tar.gz

Por último las modificacines en el core del IDE arduino para incluir las nuevas placas: lib.tar.gz
wget https://heli.xbot.es/wp-content/uploads/2015/04/lib.tar.gz
tar -C /usr/share/arduino/ -xzvf lib.tar.gz

Puede ser necesario borrar el fichero de preferencias en ~/.arduino15/preferences.txt si el IDE arduino comienza a cargar y se cierra de forma inesperada:
rm .arduino15/preferences.txt

Todo listo, si conectamos la placa teensy 3.1 al USB de la raspberry aparecerá el correspondiente puerto serie en herramientas->puertos. Si no es asi podría ser algún problema con /etc/udev/rules.d
Seleccionamos la placa en placa->teensy 3.1, cargamos el sketch de prueba desde Archivo->ejemplos->Blink y lo compilamos de la misma forma que antes. Ahora deberá abrirse el downloader «teensy». En la ventana de estado se mostrarán algunos errores de compilación pero no hay que preocuparse: posiblemente no sean errores de compilación sino errores que genera el downloader «teensy» al abrirse. Despues de revisarlos y asegurarse de que no hay problemas en la compilación el programa se cargará en la placa teensy 3.1 pulsando el botón download y luego reset.

Raspberry y Teensy 3.1

También pueden usarse las dos placas a la vez….

Raspberry PI, Arduino UNO y Teensy 3.1

Usando un display indocumentado de DealExtreme YL-3 con drivers 595

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Hace una semana compré unos displays de LED de 7 segmentos, de 8 dígitos, en DealExtreme pensando en un visualizador de coordenadas para un CNC.

Display YL-3

El sdisplay se suministra sin documentación esquema ni nada. En la serigrafía de la placa solo aparece el texto «YL-3» por lo que yo llamaré a este display así. No he sido capaz de encontrar informacion acerca de su uso, esquemas, ni nada. Tendré que hacer yo mismo el esquema y el código para su uso.

Un poco de ingenieria inversa:

En primer lugar será necesario el esquema para poder empezar a escribir el código que lo haga funcionar. Lo primero es buscar la documentación de los elementos que usa el display para saber or donde empezar a trazar el esquema.
Este modelo usa drivers HC595 que son simples registros de desplazamiento con latches de salida. De esta forma los datos desplazados no aparecen en la salida hasta que se activa el latch y se evita imagen fantasma en el display. Es curioso pero el sn74hc595 común es un registro de desplazamiento con salidas TTL, no adecuadas para encender LED, pero existen versiones de alta corriente de salida que son las que se usan aquí.
Los dos displays de 4 dígitos por 7 segmentos y punto decimal estan marcados «3461BS» y tampoco he encontrado un esquema, con el SuperProbe en modo prueba de diodos voy averiguanduando su conexionado. Están conectados los ánodos en común.
Por suerte en la placa esta serigrafiada la utilidad de los terminales de conexión y es facil seguir con el tester de continuidad el esquema.

Esquema YL-3

Ademas voy a probarlo con un Teensy 3.1 en lugar de usar un arduino convencional.

Solo son necesarios 5 cables, dos de alimentación, un clock, un data y un estrobe. Este es el montaje de pruebas, con una tarjeta SD para apreciar el tamaño de los componentes:

Prueba Teensy 3.1 + YL-3

El display trabaja multiplexado ya que los LED estan conectados en forma de matriz de 8×8.
Este es el código que uso: YL-3.RAR
El .rar contiene una libreria «hc595x2» para colocar en el directorio «libraries» de arduino y un sketch «Test_hc595x2″ para compilar y probar el display (para Teensy 3.1, no lo he probado con otros arduino).
El programa acepta caracteres ASCII por el puerto serie virtual USB y los visualiza en el display, también algunos símbolos y algunos caracteres de control.
Los caractres aceptados son:
Números 0-9, letras minúsculas a-z y letras mayúsculas A-Z.
Letra ñ (ASCII 209 ó 241)
Espacio en blanco » «, guión «-«, guión bajo «_», barra «/», grado «º» ASCII 186, punto «.», coma «,» (los dos encienden el punto decimal y no avanza el cursor), comilla «‘» ASCII 39 y comillas «»» ASCII 34.

Los códigos de control son:
Retroceso (Backspace) CTRL-H ASCII 8, retorno del carro (retorno del cursor al inicio del display) CTRL-M ASCII 13, Delete ASCII 127, Limpiar el display y retorno del cursor CTRL-J ASCII 10.

Mejor revisar el código para ver las funciones…

Otro detalle, el entorno arduino 1.0.5 se cuelga si en el nombre del archivo hay un guión: «test yl-3.ino» lo cuelga, «test yl_3.ino» funciona bien…

Asi funciona:

El display es muy barato y brillante, y no es dificil usarlo aunque el micro tenga que hacer el multiplexado no es mucha carga de trabajo.
Me comentan en el foro de ARDE que se pueden encontrar unos displays muy similares en EBAY con un enlace a su esquema en PDF.

Mini curso de ingenieria inversa 1

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Mientras que la ingeniería convencional nos permite diseñar un producto pasando por su un diseño práctico a partir de una idea, la ingenieria inversa (reverse engineering) sirve para realizar el trabajo a la inversa: partiendo de un producto (un chisme que tienes sobre la mesa) obtenemos su diseño práctico (el esquema eléctrico, sus especificaciones técnicas, incluso su programa interno) y podemos llegar a la idea original.
La ingeniería inversa no es una cosa que se estudie de forma reglada, pero es facil de aprender si tienes unos buenos conocimientos de ingeniería convencional. Yo voy a hablar un poquito de la ingeniería inversa de dispositivos electrónicos. Para poder entender los conceptos será necesario tener buenos conocimientos de electricidad y electrónica.

La necesidad: ¿Por que razón vamos a usar ingeniería inversa sobre un dispositivo electrónico? Hay muchas, la principal es no tener la información técnica necesaria para su uso o reparación. También podemos desear mejorarlo, copiarlo, o anular alguna función no deseada. Para realizar cualquiera de estas operaciones primero necesitamos tener el esquema eléctrico del dispositivo. Encontrar la polaridad de la clavija del gadget recién comprado para acoplarle un alimentador es ingeniería inversa básica.

Las herramientas: Para hacer un análisis pasivo (sin alimentar) solo necesitaremos una buena fuente de luz difusa para que no haga sombras, una lupa (sobre todo para circuitos SMD), un medidor de continuidad (un SuperProbe?) y un polímetro.
Por supuesto papel y lapiz. Si, lápiz, habrá que borrar mucho…
Para anlalisis activos (con el circuito alimentado) o para analizar protocolos etc serán necesarias otras herramientas mas sofisticadas, osciloscopio, analizador lógico etc…

Un caso práctico:
He comprado recientemente en DealExtreme este reloj-voltímetro-termómetro: http://dx.com/p/c-022-3-in-1-red-digital-led-voltmeter-thermometer-clock-223786 por solo 4,38€.
El chisme es interesante y barato pero, como ya avisan en DX, viene sin manual. Googleando su modelo «C-022» no aparece nada, ni por «dx clock voltmeter» etc. Estoy solo con el circuito. Conectarlo no es dificil: un + y un – serigrafiados en la PCB.
Sin embargo solo mide de 7V a 15V de la propia tensión con que se alimenta. Me gustaría medir otra tensión distinta… ¿Como lo hago?. ¿Y si quiero medir una temperatura remota?.
Necesito su esquema eléctrico. La terea no es demasiado dificil, es una pequeña PCB con un integrado TSSOP20 y otro SO8, una batería, un display de 4 dígitos y algunos componentes mas…
Reloj-voltimetro-termometro C-022
Empezamos
Primero: Identificar los componentes, si la PCB es de 2, 4 o 6 capas (cuantas mas capas mas dificil, sobre todo si tiene vias ciegas, entonces la cosa se complica muchísimo y habría que usar otras herraientas…), los conectores etc.
Segundo: hay que identificar bloques funcionales, para cada uno de ellos usaremos distintos métodos deductivos para obtener el esquema. No nos basta con el esquema simple, tenemos que identificar polaridades, tipos de señales etc.

Bloques C-022

Alimentación Es el mejor bloque funcional por el que empezar. Para ello comenzaremos por identificar el conector de alimentación… si no es fácil de identificar (por ejemplo porque se alimenta desde un conector múltiple) buscaremos un plano de masa y a partir de él identificaremos la MASA del circuito. Las pistas de alimentación suelen ser gruesas gruesas, pero pueden confundirse con señales de potencia. También suelen estar desacopladas con condensadores polarizados y filtradas con bobinas de pocos microhenrios y alta corriente. Generalmente la alimentación «bruta» suele acabar en distintos reguladores de tensión. Los condensadores polarizados suelen tener el negativo a masa (cuidado con las fuentes negativas!!). Vamos siguiendo con el medidor de continuidad desde el supuesto positivo de la alimentación (uno de los dos pines de alimentación) hasta el regulador de tensión.
Observamos que hay un par de resistencias conectadas a la alimentación sin regular. Posiblemente es el divisor resistivo para medir la alimentación en la función voltímetro.
Procesador. En este caso no tenemos identificación del procesador, nos limitamos a dibujar el cableado entre el procesador y los pulsadores, el display y el chip SO8 que hay bajo la batería que es el RTC (DS1302).
Observamos otro divisor resistivo, este usa un extraño componente en forma de gota. Se trata de una termoresistencia (al medirla da 5K a 20ºC). Posiblemente se trate del sensor de temperatura para la función termómetro.
La batería está conectada con el RTC DS1302. Podemos decargar el datasheet: DS1302.pdf El cilindro metálico de la derecha será el cristal de 32.768Khz y los dos chips SMD los condensadores del circuito oscilador.
Este es el borrador del esquema obtenido:
Borrador-Esquema C-022
Puede mejorarse un poco:
Esquema KiCad C-022
Ahora vamos a hacer un poco de magia googleiana. ¿Es posible identificar el procesador? Seria muy interesante para poder reprogramarlo…
¿Que sabemos de él? Sabemos que se alimenta por los pines 7- y 9+. También tiene unos condensadore entre los pines 4 y 8 y masa… y su encapsulado es TSSOP20. Vamos a buscar en google microcomputadores o microcontroladores en TSSOP20 a ver que sale.
Ya tengo varios candidatos: MC9S085F4, 87LPC76, PIC16F6xx, MSP430, ATTYNY87167, MSP430G2 y STM85S103F.
Comparando el cableado del borrador con las datasheets de los micros anteriores no queda duda: es un STM8S103F:
STM85S103F
Todo coincide, la alimentación, los condensadores a masa son uno para el reset y otro para el regulador interno, los dos divisores encontrados estan conectados a dos entradas analógicas…
Faltaría conectarlo a un grabador para ver si lo identifica… Desgraciadamente mi grabador, que soporta mas de 10.000 dispositivos, necesita un accesorio para este micro, que no tengo… (también es mala suerte!!).
Al menos al tener identificadas las entradas de tensión y temperatura ya podemos hacer un análisis activo para ver el escalado de estas entradas y poder usarlas de otra manera.
Eso para otro día.