Entradas de la categoría ‘Tecnologías varias’

Un teléfono de disco retro con Raspberry Pi

PiTelephone

PiTelephone

Hemos visto ya ciento cincuenta mil millones de utilidades que se le puede dar al pequeño Raspberry Pi. En Internet podemos encontrar multitud de recopilaciones de formas de uso para este pequeño y barato ordenador; desde marcos de fotos digitales hasta alimentadores automáticos para gatos, pasando por pequeños robots, maquinitas de arcade, media centers, servidores de ficheros, soluciones de domótica, radios y un larguísimo etcétera.

Sin embargo, este que traemos hoy nos ha llamado poderosamente la atención por el grado de frikismo que lleva aparejado y por la complejidad técnica que supone. Pero el resultado merece mucho la pena: os presentamos el PiTelephone, un teléfono de disco (o dial) de esos de hace un montón de años que funciona con un RasPi en su interior. La bomba de neutrones.

La empresa británica que lo ha alumbrado, Logic Ethos, decidió utilizar como contenedor de este invento un teléfono mítico del año 1970, el modelo 746 de la empresa GPO, un monopolio del gobierno inglés (hasta 1982) que proveía de teléfonos a todo el Reino Unido. Y se encontró, principalmente, con dos dificultades iniciales: el hecho de hacer sonar la campana, por un lado, y el sistema para contar los pulsos, por otro.

OKI-78SR

OKI-78SR

Una campana de este tipo de teléfonos funcionaba con una corriente alterna de 50 voltios, pero estos expertos constructores se percataron de que con 16 voltios de corriente continua a ambos lados de la bobina era más que suficiente para conseguir un “ring”. Por lo tanto, con una pequeña fuente de alimentación de 19 V, sólo necesitaban un conversor para obtener los 5 V que requiere el Raspberry Pi. Este problema fue solventado mediante un OKI-78SR, un conversor de corriente para estos casos.

La antigua frecuencia típica de las centrales telefónicas era de 25 Hz, para lo que se utilizaron dos relés SPDT, uno para la corriente y otro para oscilar entre las dos bobinas.

Esquema de bobinas

Esquema de bobinas

Por su lado, contar los pulsos resultó más sencillo de lo que se esperaban. Lo hicieron por software, apoyándose en el proyecto Mono y la librería raspberry-sharp-io, y programando en C# para Linux. Contando el tiempo, en milisegundos, entre pulsos, se conoce el número marcado. En GitHub se puede descargar el código completo del proyecto y las librerías utilizadas, ya que es totalmente libre y gratuito.

Por último, para el asunto de las llamadas de voz, se recurrió a varias tecnologías. Por un lado, FreeSwitch, una solución escalable y multiplataforma diseñada para conectar los más populares protocolos de comunicación usando audio, voz, imagen u otro recurso multimedia. Por otro lado, PJSIP, una librería de código abierto para comunicaciones multimedia escrita en C. Y, por último, el reconocido software Skype (su SDK, para ser exactos), que funciona perfectamente en RasPi y cuenta con una interfaz para .NET.

Y como una imagen vale más que mil palabras, en el siguiente vídeo podemos ver el funcionamiento del aparato y, también, sus tripas. Todo un lujo de ingeniería.

El “clic de la muerte” que terminó con las unidades Zip de Iomega

Discos Zip de Iomega

Discos Zip de Iomega

En 1994, la empresa Iomega (hoy LenovoEMC) lanza al mercado un nuevo periférico que revolucionaría el mundo del almacenamiento extraíble: la Unidad Zip, un dispositivo magneto-óptico que llegaba con propósitos de convertirse en el sucesor de las disqueteras de 3,5 pulgadas. Ilusos.

Tras su introducción tecnológica, los discos Zip (99 mm de ancho, 100 mm de alto y 7 mm de grosor en la zona del cierre) comenzaron a venderse como churros malagueños, junto con sus unidades, a causa de su bajo precio y su alta capacidad (100 MB al principio; 250 MB y 750 MB posteriormente). Los lectores externos comenzaron viniendo con interfaz de puerto paralelo y SCSI, para terminar siendo todos USB; y los internos IDE o SCSI. En un comienzo, las unidades externas necesitaban de fuente de alimentación adicional, pero al final se apañarían con la alimentación vía USB.

Algunos fabricantes, como Apple, decidieron incorporarlos de serie en algunos de sus Macintosh, cosa que ayudó a Iomega a triunfar en el mercado de los magneto-ópticos. Con un precio inferior a las 20.000 pesetas de la época (lo que incluía la unidad y un disco), parecía ser una buena alternativa a los caros sistemas de copia de seguridad para el usuario doméstico y para la pequeña y mediana empresa. Hemos de tener en cuenta que las unidades grabadoras de cedé aún no eran asequibles al consumidor medio, y los dispositivos de memoria flash, como hoy los conocemos, todavía no se habían inventado.

Precisamente la inmersión en el mercado de estas dos últimas tecnologías (CD grabable y memoria flash), así como su paulatino descenso de precio, daría al traste con las intenciones de Iomega para dominar el mundo con sus unidades Zip y, posteriormente, con los discos Jaz (de mayor capacidad). Pero no sólo por ello ocurrió todo, hubo algo más. Un error de hardware conocido como el “clic de la muerteterminaría con todas las esperanzas de la empresa californiana.

Unidad Zip externa de Iomega

Unidad Zip externa de Iomega

En 1998, los primeros medios de comunicación online ya se hacían eco de que los usuarios de unidades Zip de Iomega se estaban quejando demasiado de graves disfunciones en sus discos y unidades. Tan graves que hacían inaccesible la información almacenada desde la unidad estropeada y, muchas veces, corrompían los propios datos del disco, por lo que no se podían leer desde otras unidades Zip tampoco.

Aquello fue denominado el “clic de la muerte” (click of death) por los expertos y usuarios de la época como consecuencia del sonido que hacía la unidad al intentar leer los datos del disco. La verdad es que yo mismo pude ver y usar muchos aparatejos de estos por aquel momento, y muchos pasaron por mis manos, y he de admitir que el dichoso clic te helaba la sangre tanto o más que el “anillo rojo de la muerte” de la Xbox 360. En el siguiente vídeo se puede escuchar el macabro soniquete.


Los grupos de noticias de la época ardían como Twitter arde hoy de vez en cuando. En Usenetalt.iomega.zip.jazz y comp.sys.ibm.pc.hardware.misc se llenaban de hilos poniendo a parir a Iomega y reportando cada día más y más problemas. Todo el mundo empezó a molestarse y a arremeter contra la empresa, pero Iomega guardaba silencio o se defendía diciendo que no había ningún problema físico, que los inconvenientes surgían del mal uso por parte los usuarios. Tiene bemoles el asunto.

Una fuente de aquella época, un hombre que se identificó como un extécnico de Iomega, comentó que el problema era muy bien conocido dentro de la empresa cuando él comenzó a trabajar allí. Señaló que no era un asunto común, pero que había afectado a cerca de la mitad de las unidades en las que él había trabajado.

Se comentó que el sonido de clic era causado por la cabeza de lectura/escritura de la unidad al chocar, en su movimiento, contra los topes que la mantenían dentro de su rango previsto, haciendo que se desalineara y que buscara (y no encontrara) la pista 0 (cero) en el disco Zip. Cuando el “clic de la muerte” se comienza a escuchar, el cabezal no encuentra dicha pista, que contiene información de vital importancia para la inicialización del dispositivo,

Y, ¿por qué sucedía aquello? El mismo supuesto extrabajador de Iomega explicaba que, tanto la unidad como el disco, no son, precisamente, extremadamente robustos, sino bastante endebles, y a la gente le gustaba llevarlo a todas partes: andando, en coche, en transporte público, etcétera. Después de seis u ocho meses, pues, era muy posible encontrarse con el problema.

La caída de la unidad al suelo, el polvo o el óxido en los cabezales o su exposición al electromagnetismo de, por ejemplo, el monitor CRT de una computadora de la época (y otros factores externos) podían causar también esa falta de alineación. Sin embargo, las unidades internas eran menos susceptibles de fallar. Vamos, que el diseño era una castaña pilonga.

Tan influyentes fueron las unidades Zip de Iomega, que incluso muchas BIOS bastante posteriores a todo aquel movimiento seguían trayendo en los modos de arranque USB los tres famosos USB-FDD, USB-HDD y USB-ZIP. Y tan influyente fue el “clic de la muerte”, que hoy día se sigue utilizando como expresión para denotar que una unidad de disco, ya sea extraíble o interna, se ha ido al carajo más absoluto. Cultura friki, así lo llaman.

Este es el futuro de la física de los videojuegos

Echa un vistazo, en el siguiente vídeo, al nuevo PhysX FleX de NVIDIA, la novedosa técnica de simulación basada en partículas creada para efectos visuales en tiempo real. Fliparás, te lo aseguro.

PS10: La megatorre sevillana de la energía solar (y cómo funciona)

Planta Solúcar PS10

Planta Solúcar PS10

“Hay otras, pero ella fue la primera.”

La antigua Híspalis, la ciudad de Sevilla, al suroeste de España, recibe una gran cantidad de luz solar; algo así como una media de 320 días al año, a razón de nueve horas o más cada día. En el pico máximo de un verano cualquiera, la temperatura puede elevarse hasta los 50 ºC, y el sol es capaz de brillar durante más de 15 horas diarias. Todo ello se resume en que Sevilla y su provincia es, pues, el lugar ideal para la “recolección” de energía solar.

Si conducimos durante 18 kilómetros hacia el oeste de la ciudad, llegaremos a Sanlúcar la Mayor, un pequeño municipio de algo más de trece mil habitantes perteneciente a la comarca de El Aljarafe. En este andaluz e incomparable marco de luz y calor, la empresa española Abengoa construyó una estación solar de generación de electricidad y, aunque posteriormente se edificaron más, nos centraremos exclusivamente en PS10 por ser la primera de todas.

Campo de heliostatos y torre

Campo de heliostatos y torre

Inaugurada en el año 2007, la PS10 fue la primera central solar termoeléctrica (de carácter comercial) de torre central y campo de helióstatos instalada en el mundo. Utiliza paneles de espejo para generar 11 megavatios. Esta plataforma está íntimamente relacionada con el resto de plantas termosolares ubicadas por la empresa a lo largo y ancho de la geografía sur española. La PS10, la PS20, Solnovas, Écija, El Carpio, Castilla-La Mancha, Extremadura y cinco plantas más de energía fotovoltaica, conforman un grupo que pretende extender la energía solar en España como una alternativa fiable, sostenible y ecológica con respecto a los modelos tradicionales.

Sólo PS10, PS20 y Solnovas, que se reúnen en la conocida como Planta Solúcar, operan comercialmente un total de 183 MW, produciendo energía anual equivalente a 94.000 hogares, y evitando así la emisión de más de 114.000 toneladas anuales de CO2 a la atmósfera.

Como decíamos, y volviendo a la PS10, está formada por 624 helióstatos (espejos que siguen el movimiento del sol) y una torre solar de 114 metros de altura. El campo de espejos refleja la luz solar sobre un receptor en la parte superior de la torre. Esta luz reflejada es tan intensa, que el vapor de agua y el polvo del aire construyen un halo de resplandor blanco alrededor de la torre que resulta casi mágico.

Fascinante resplandor mágico

Fascinante resplandor mágico

Esta torre se encuentra en el centro de la estación PS10 Solúcar. En la parte superior, el receptor solar consiste en una serie de paneles de tubos que operan a muy alta temperatura y por los que circula agua a presión. Este receptor se calienta por efecto de la luz solar y genera vapor saturado a 257 ºC. El vapor que se produce es almacenado parcialmente en unos tanques acumuladores para ser utilizado cuando no haya suficiente producción; el resto es enviado a accionar una turbina que genera la electricidad. El brillante resplandor blanco en la parte superior es intensísimo.

Esquema de funcionamiento

Esquema de funcionamiento

Los 624 helióstatos circundantes, cada uno con una superficie de 120 metros cuadrados, producen el reflejo para que el sistema pueda convertir alrededor del 17% de la energía de la luz solar en 11 megavatios de electricidad. Como punto de comparación, la planta PS2 (que se encuentra al lado) produce 20 MW de potencia mediante su torre de 160 metros de altura sobre un campo de 1.255 helióstatos.

Por lo tanto, esta planta no funciona como una central de energía fotovoltaica al uso, que es un método más directo que convierte la luz en electricidad mediante células fotoeléctricas, sino que se sirve del ingenio para calentar agua con luz solar y, con el vapor generado, mover turbinas para crear electricidad.

Campo y torre PS10

Campo y torre PS10

Y eso es lo que nos ha llamado la atención de ella por estos lares, el talento friki que tiene una torre como esta y, sobre todo, lo majestuosa, incorpórea y espiritual que aparenta elevándose hacia el cielo con ese nimbo radiante y refulgente alrededor.

Destripando un Furby (por las buenas o por las malas)

Furby

Furby

Un Furby es, básicamente, un juguete robótico; electrónico por dentro y de peluche por fuera. Aparecido originalmente en 1998 de la mano de Hasbro, se convirtió en un éxito instantáneo, provocando largas colas de padres de niños esperando en las tiendas de juguetes. Posteriormente, en el año 2005, apareció la segunda generación de Furbys (precedida por una enorme campaña publicitaria), de mayor tamaño que los anteriores, dotados de expresividad facial y un sistema de reconocimiento de voz que permite una mayor interacción con los humanos.

La idea básica es que Furby comience hablando sólo unas pocas palabras y que, con el paso del tiempo, se le puedan “enseñar” más. Además, va cambiando de personalidad y va “aprendiendo” nuestro idioma y dejando de hablar su furbish materno. Realmente, y desde el punto de vista técnico, Furby sólo sigue un programa de software estándar que progresivamente activa más opciones. A ello se le añade una gran cantidad de posibilidades de interacción con los niños: responde al ser acariciado, cuando le tiran de la cola, puede ser alimentado, es sensible a la luz y a la oscuridad, a los ruidos estridentes y a la música, a la posición, etcétera. Los Furbys también pueden comunicarse entre sí a través de un puerto infrarrojos situado entre sus ojos y, además, son capaces de recibir información digital, utilizando sonidos, por medio de la técnica conocida como modulación por desplazamiento de frecuencia (así, por ejemplo, comen diversos alimentos enviados desde una app Android).

Destripando a Furby

Destripando a Furby

Las especificaciones técnicas de un Furby son un misterio y no se revelan para evitar el espionaje industrial. La verdad es que es un cacharro bastante avanzado para ser un juguete, y sus diseñadores guardan celosamente el secreto de su éxito. Para poder acceder a un conocimiento mínimo de su interior es necesario realizar técnicas de ingeniería inversa sobre él, es decir, descuartizarlo, desmembrarlo y mutilarlo para poder acceder a sus tripas e ir identificando, pieza a pieza, cada uno de sus componentes, entendiendo (y a veces intuyendo) cómo funciona el conjunto. Vamos a ello.

1. Placa y componentes principales

Placa base

Placa base

Lo que podemos observar en esta fotografía es la placa madre, la plancha de circuitería principal donde van pinchados el resto de componentes. El pequeño barrilete dorado que se ve a la derecha de la imagen es el sensor de inclinación (le indica a Furby si está al derecho o al revés), que funciona mediante una pequeña pelotita interior que se mueve y activa un gatillo o disparador.

El chip central rotulado como LM324N es un componente muy común que contiene cuatro amplificadores operacionales, probablemente, para conectar los sensores de Furby. Un amplificador operacional es un dispositivo electrónico, con dos entradas y una salida, que se utiliza, entre otras cosas, para realizar operaciones matemáticas.

El pequeño chip cuadrado (trás de los cables rojo y negro) es una memoria EEPROM 93046 de 1 KB de capacidad, utilizada para almacenar el estado de madurez de Furby y otras variables. EEPROM son tipos de memoria ROM no volátiles que pueden ser programadas, borradas y reprogramadas eléctricamente.

Por último, los dos componente más interesantes de todos se encuentran en las pequeñas placas hija verticales que vemos en la zona superior derecha. La más grande contiene la CPU principal del aparato, es el chip que implementa el cerebro del juguete. La pequeña aloja el sintetizador de voz.

2. La CPU

CPU y sintetizador de voz

CPU y sintetizador de voz

En esta foto tenemos la CPU y el sintetizador de voz desmontados. Ambos chips, bajo gotas de epoxi, tienen unos condensadores externos, mientras que la CPU, además, tiene un cristal o resonador cerámico piezoeléctrico para generar su frecuencia de reloj de 3,58 MHz.

La CPU, etiquetada como U1, tiene 25 patillas de conexión, la mayor parte de ellas a la placa base. Lo más seguro es que interactúe con el resto de componentes mediante 9 entradas y 3 salidas. Las 9 entradas son: pulsador de reset (en el compartimento de las pilas), sensor trasero (palmadas), sensor delantero (cosquillas), sensor sonoro (en la oreja derecha), sensor de luz (tras un panel entre los ojos), sensor de velocidad del motor, sensor de bola de inclinación (detecta orientaciones de nivel, de inclinación y “patas arriba”), sensor infrarrojos (cerca del sensor de luz) y pulsador de alimentación (bajo la lengua).

Por su parte, las salidas son: un altavoz de 2 pulgadas (sonido), un transmisor infrarrojos LED (para la comunicación con otros Furbys) y las operaciones de movimiento del motor de 6 voltios nominales (marcha adelante y marcha atrás). Además, cuenta con 6 conectores directos al módulo de sintetización de voz (para este sonido). El resto de conexiones se desconocen para que pueden servir.

En la fotografía siguiente tenemos una visión general del chip de la CPU completa en su interior. Los dos cuadrados verdes de la parte superior son los bancos de memoria que contienen el programa que hace que Furby haga lo que hace: las palabras se puede decir, la forma en que se mueve, la manera de responder a los estímulos… El resto del chip lo forma el procesador real, el cual, muy probablemente, está diseñado en una arquitectura común de microcontroladores, con un núcleo 8051, un Z80 o un 6502.

CPU por dentro

CPU por dentro

En el borde derecho del chip hay también algunos circuitos de prueba como los que se utilizan en la fábrica para comprobar si la oblea se ha procesado correctamente. Después de las pruebas, estos circuitos ya no son necesarios y son destruidos cuando el chip individual se corta de dicha oblea.

3. El sintetizador de voz

Procesador del habla

Procesador del habla

Esta imagen muestra una visión general del otro chip principal de Furby, el sintetizador de voz. Al igual que el de la CPU, contiene circuitos digitales, circuitos analógicos, ROM y RAM.

El procesador de voz que monta es, concretamente, un TSP50C04B de Texas Instruments. Este no es un chip que únicamente reproduce muestras pregrabadas, sino que realmente sintetiza diferentes sonidos basados en un lenguaje de programación especial. Esta versión cuenta con 4 KB de ROM, que se utilizan para almacenar todas las frases que Furby puede decir.

El sintetizador tiene 12 pines o patillas de conexión, 6 de las cuales van conectadas a la placa madre; otras llevan la corriente eléctrica, la toma de tierra y los dos cables del altavoz. De las 12 conexiones conocemos, pues, el funcionamiento de 10.

4. El disparador Schmitt

Disparador Schmitt

Disparador Schmitt

En una pequeña esquina de la placa base encontramos un chip 74HC14 de las series 74xx de Fairchild. Este dispositivo es un CMOS con disparador Schmitt de salida invertida que, seguramente, se utiliza para amortiguar algunas de las señales de los sensores antes de enviarlas a la CPU. Un disparador Schmitt previene el ruido que podría tapar a la señal original y que causaría falsos cambios de estado si los niveles de referencia y entrada son parecidos.

5. Comunicación infrarroja

Un aspecto interesante de este juguete es su capacidad para utilizar transmisiones de infrarrojos con el objeto de comunicarse con otros Furbys. Al parecer, son capaces de transferir no sólo palabras, sino también estados como, por ejemplo, un resfriado (un Furby estornuda y otro muñeco saludable comienza a estornudar también) y etapas de vida (un Furby pueden aprender palabras en un idioma después de estar en contacto con otro Furby de nivel más avanzado).

Receptor y emisor infrarrojo

Receptor y emisor infrarrojo

Con respecto al asunto técnico, los Furbys utilizan un emisor y receptor de infrarrojos que funcionan en ciclos de aproximadamente 150-200 milisegundos, con un bit time de 2 milisegundos. Los paquetes de comunicación constan de nueve bits enviados seis veces, con un silencio entre cada conjunto de nueve, ofreciendo una tasa de repetición de, más o menos, 100 milisegundos. Esos nueve bits se componen de un bit de inicio, cuatro bits de datos y, al final, los mismos cuatro bits de datos invertidos. Hay un total de 16 señales diferentes que pueden comunicar.

6. La mecánica

Mecánica

Mecánica

Un motor interno impulsa las partes móviles de un Furby. Es un motor reversible de corriente continua montado a un lado del llamado módulo de movimiento (dentro de la mitad superior del juguete). El mecanismo acciona una serie de engranajes rectos de reducción que giran un tornillo sin fin. Este, a su vez, actúa sobre una gran rueda dentada unida a un eje que tiene una serie de lóbulos de leva. Los lóbulos se apoyan sobre unas bielas que mueven los párpados, la boca y las orejas, y hacen bailar al Furby con su bamboleo hacia atrás y hacia adelante.

Cada elemento móvil también puede ser operado de forma independiente si el árbol de levas gira hacia atrás y adelante dentro de un ángulo estrecho. Por ejemplo, mientras Furby baila, el eje gira de manera que hace funcionar sólo el lóbulo del movimiento de balanceo. Esta posición del árbol de levas se comporta como un punto muerto de los lóbulos que impulsan los párpados y las orejas. Durante el baile, ojos y orejas quedan quietos.

7. Hackeando un Furby

Para los hackers y entusiastas del conocimiento y de la ingeniería inversa, el puerto de infrarrojos de un Furby resulta un dulce muy jugoso. El concepto del fin primordial consiste en hacer que Furby haga cosas extrañas estimulándolo mediante órdenes enviadas a través de infrarrojos. Esto ya se ha intentado vía irDA desde un PC o por medio de transmisores de infrarrojos de otros Furbys adaptados para este propósito.

Hack

Hack

Asimismo, los hackers sospechan (pues no hay documentación al respecto) que un cierto patrón de señales de entrada podría causar que el Furby entrara en un modo exclusivo de depuración o en un estado especial, en principio inaccesible para personas ajenas a la compañía que produce el juguete. Con el fin de encontrar un comando oculto, se necesitaría ser capaz de enviar comandos arbitrarios a un Furby y pasar mucho tiempo experimentando.

8. Conclusión

Destripando un Furby

Destripando un Furby

Furby fue en su época el juguete del momento, y ha vuelto mejorado y remozado para convertirse en el muñeco robótico del presente. Es entretenido, guasón, jovial y ocurrente, y posee una tecnología, como hemos visto, bastante avanzada para ser un peluche charlatán (también cuesta un ojo de la cara, claro está).

Como cacharro profundamente técnico que es, los geeks, los hackers y los frikis de los avances tecnológicos han puesto sus ojos en él. Le auguramos, pues, larga vida y nuevas funcionalidades. Todo llegará.

NOTA: La fuente de las fotografías es un artículo de Tiny Transistors.

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