06.1 El Apple II – Un paquete integrado

Mientras rebuscaba por los pasillos de electrodomésticos de una tienda Macy’s, quedó sorprendido por los robots de cocina de la marca Cuisinart. Decidió que quería una carcasa elegante y ligera moldeada en plástico, así que, durante una de las reuniones del Homebrew Club, le ofreció a un asesor local, Jerry Manock, 1.500 dólares por diseñar una. En unas semanas había creado una sencilla carcasa de plástico moldeado sobre espuma que no parecía nada recargada y que irradiaba simpatía. Jobs estaba encantado.

Macy’s
Copia de es.wikipedia.org

Macy’s es una tienda por departamentos de los Estados Unidos. Su tienda principal se encuentra en Herald Square, Ciudad de Nueva York y ha sido la “tienda más grande del mundo” desde 1924, aunque ahora está empatada con la tienda Harrods de Londres en espacio comercial y ambas por detrás de lasGaleries Lafayette Haussmann de París. La compañía ha designado otras tiendas principales regionales en las áreas urbanas más importantes y opera un total de 810 tiendas en Estados Unidos. (septiembre de 2008).

Robot de cocina
Copia de es.wikipedia.org

Un robot de cocina, también llamado procesador de alimentos, mulltiprocesadora simplemente procesadora o máquina de cocina toda-en-una, es un electrodoméstico usado para realizar diversas tareas repetitivas en el proceso de preparación de la comida. Actualmente el término alude casi siempre a un aparato eléctrico, si bien hay algunos dispositivos mecánicos que realizan la misma función.

Cuisinart
Copia de www.kindkidz.com

Cuisinart es uno de los nombres de marca aparato de cocina más familiares, asociados especialmente con los procesadores de alimentos, que la compañía estableció como un segmento de mercado en la década de 1970. El procesador de alimentos Cuisinart introdujo las máquinas de preparación de alimentos a largo utilizados por chefs profesionales en el hogar estadounidense.

Constituida en 1973, Cuisinart fue fundada por Carl y Shirley Sontheimer. Carl Sontheimer había entrenado en el Instituto de Tecnología de Massachusetts como ingeniero y físico y de propiedad y operación Amzac Electrónica.

Para desarrollar su famoso procesador de alimentos, Carl Sontheimer re-diseñado las máquinas de procesamiento de alimentos de un restaurante inventor-Robot Coupe para uso doméstico. Sontheimer introdujo su procesador de alimentos, fabricado por Robot-Coupe, en el 1973 Nacional de Artículos para el Hogar Exposición en Chicago, Illinois.

Conociendo a Jerry Manock, el primer diseñador de Apple.
Copia de blessdamess.wordpress.com

Hey Blessers! ¿Sabíais que antes que Jonathan Ive e incluso que Hartmut Esslinger, estuvo Jerry Manock, el primer ‘iDesigner’ del mundo? Manock, un Diseñador de Producto de 66 años de edad y profesor de la Universidad de Vermont, se unió a Apple Computer como consultor de diseño en 1977, y a él se le atribuye el diseño del Apple II (uno de los primeros éxitos de la historia en la producción masiva de ordenadores personales), entre otros productos.

En lugar de una fuente de alimentación lineal convencional, Holt construyó una versión conmutada como la que se utiliza en los osciloscopios y otros instrumentos. Aquello significaba que el suministro eléctrico no se encendía y apagaba sesenta veces por segundo, sino miles de veces, lo que permitía almacenar la energía durante un tiempo mucho menor, y por lo tanto desprendía menos calor. «Aquella fuente de alimentación conmutada fue tan revolucionaria como la placa lógica del Apple II — declaró posteriormente Jobs—. A Rod no le reconocen lo suficiente este mérito en los libros de historia, pero deberían.

Fuentes lineales y fuentes conmutadas
Copia de fidestec.com

Seguramente recuerdas que los primeros cargadores para teléfonos pesaban mucho más que los actuales.

Los más pesados utilizaban fuentes de alimentación lineales, mientras que los más ligeros usan fuentes de alimentación conmutadas.

En una fuente de alimentación lineal se reduce la tensión mediante un transformador, y seguidamente se rectifica con diodos. Para que la corriente sea más estable se filtra con condensadores electrolíticos, y en algunos casos se añaden estabilizadores para que la tensión de salida tenga un valor exacto.

Este tipo de fuentes tiene una gran pérdida de energía en el transformador. Además, para conseguir corrientes de salida muy altas, el transformador debe tener estar bobinado con hilo de cobre muy grueso, lo que hace que sea muy grande y pesado.

Las fuentes de alimentación conmutadas utilizan un principio similar, pero con diferencias muy importantes. Básicamente, aumentan la frecuencia de la corriente, que pasa de oscilar 50/60Hz a más de 100kHz, dependiendo del sistema utilizado.

Al aumentar tanto la frecuencia, reducimos las pérdidas y conseguimos reducir el tamaño del transformador, y con ello su peso y volumen.

En este tipo de fuentes, la corriente se convierte de alterna a continua, después otra vez a alterna con una frecuencia distinta a la anterior, y seguidamente vuelve a transformarse en continua. Por eso muchos equipos basados en fuentes conmutadas son conocidas como inversores o inverters.

Un claro ejemplo serían las máquinas de soldadura al arco. Los equipos que usan transformadores lineales (prácticamente han desaparecido) pesan muchísimo más que los de tipo inverter, que no es más que una fuente de alimentación conmutada, adaptada a las características de este tipo de máquinas.

En un variador de velocidad, el funcionamiento es muy similar. Regulando la frecuencia del modificamos la velocidad del motor.

Como funciona una fuente de alimentación conmutada

Para entender el funcionamiento de una fuente conmutada, debemos separarla en bloques, y analizarlos paso a paso. De momento vamos a resumirlos, para ir profundizando en los siguientes artículos.

Existen muchos tipos distintos de fuentes, y sería imposible explicar los detalles de cada uno. Por eso, he creído que lo más conveniente es centrarnos en los sistemas más comunes.

  • Filtro EMC. Su función es absorber los problemas eléctricos de la red, como ruidos, harmónicos, transitorios, etc. También evita que la propia fuente envíe interferencias a la red.
  • Puente rectificador. Solo deja pasar la corriente en un sentido, de modo que convierte la corriente alterna en corriente pulsante, es decir que oscila igual que la corriente alterna, aunque únicamente en un sentido.
  • Corrector del factor de potencia. En determinadas circunstancias, la corriente se desfasa respecto a la tensión, lo que provoca que no se aproveche toda la potencia de la red. Puedes ver una explicación completa en este artículo de Xavi Ventura. El corrector se encarga de solventar este problema.
  • Condensador. Amortigua la corriente pulsante para convertirla en corriente continua con un valor estable.
  • Transistor. Se encarga de cortar y activar el paso de la corriente. De este modo se convierte a la corriente continua en corriente pulsante.
  • Controlador. Activa y desactiva el transistor. Esta parte del circuito suele tener varias funciones, como protección contra cortocircuitos, sobrecargas, sobretensiones… También controla al circuito de corrección del factor de potencia. Además, mide la tensión de salida de la fuente, y modifica la señal entregada al transistor, para regular la tensión y mantener estable la salida.
  • Transformador. Reduce la tensión, y además aísla físicamente la entrada de la salida.
  • Diodo. Convierte la corriente alterna del transformador a corriente pulsante.
  • Filtro. Convierte la corriente pulsante en continua.
  • Optoacoplador. Enlaza la salida de la fuente con el circuito de control, pero manteniéndolos físicamente separados.

Microhistorias: La revolucionaria fuente de alimentación del Apple II
Copia de www.cyberhades.com

Rod Holt diseñó y fabricó una revolucionaria fuente de alimentación conmutada, la cual no tenía ventilador (como hemos mencionado antes, la mayoría de ordenadores de la época llevaban varios y eran muy ruidosos), era pequeña, no creaba interferencias a otros aparatos (algo muy común en la época) y proveía 38w de potencia con 5, 12, -5 y -12 voltios (poco ha cambiado esto hoy día, los mismos voltajes que usamos hoy día). No es que él inventara la fuente de alimentación conmutada, de hecho existe una patente justo un año antes (1976) de Rod Holt creada por Magnus Carl Wilhem. Pero sí que es cierto que el diseño y los cambios que Rod aportó a su diseño fueron suficientes como para darle una nueva patente a su nombre (Patente #4,130,862)  así como el reconocimiento futuro de su obra.

Esquema original de su fuente de alimentación conmutada

Rob Holt

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