LENTES RETICULARES

Mejorar la visión utilizando lentes reticulares, en lugar de las lentes ópticas tradicionales. Detalles del ojo humano: córnea, pupila, cristalino, retina, humor acuoso, humor vítreo, mácula, fóvea, etc. Ventajas e inconvenientes del uso de lentes reticulares, también conocidas como estenopéicas o pinhole en inglés. Construcción casera de unas lentes reticulares, utilizando una fresadora de control digital (CNC).

Lentes reticulares
Lentes reticulares

El ojo humano se compone de:

1-  Diafragma llamado pupila, cuyo diámetro está regulado por el iris

2-  Lente llamada cristalino, que se ajusta según la distancia mediante la tensión o relajación de los músculos ciliares

3 – Tejido sensible a la luz llamado retina

El ojo humano
El ojo humano

La luz penetra a través de la pupila, atraviesa el cristalino y se proyecta sobre la retina; y allí se transforma en impulsos nerviosos, gracias a las células fotorreceptoras. Finalmente, los impulsos nerviosos se trasladan al cerebro mediante el nervio óptico.

El globo ocular está lleno de un gel transparente llamado humor vítreo que rellena el espacio comprendido entre la retina y el cristalino.

En la porción anterior del ojo se encuentran dos pequeños espacios:

1-  Cámara anterior: entre la córnea y el iris

2- Cámara posterior: entre el iris y el cristalino

Estas cámaras están llenas de un líquido que se llama humor acuoso, cuyo nivel de presión, llamado presión intraocular y es muy importante para el correcto funcionamiento del ojo.

Para que los rayos de luz que penetran en el ojo se puedan enfocar en la retina, se deben refractar. La refracción requerida depende de la distancia que existe entre el objeto y el ojo. Un objeto distante requerirá menos refracción que otro más cercano.

La mayor parte de la refracción ocurre en la córnea, cuya curvatura es fija. Y la otra parte de la refracción se realiza en el cristalino. El cristalino puede cambiar de forma, aumentando o disminuyendo su capacidad de refracción.

RETINA

La parte más importante de la retina es la mácula, que es la zona con mayor agudeza visual. En el centro de la mácula se encuentra la fóvea que es un área muy pequeña y muy sensible a la luz.

La fóvea es el área de la retina donde se enfocan los rayos luminosos y es la zona encargada de proporcionar la visión aguda y detallada. Cualquier daño en la fóvea, tiene importantes consecuencias en la capacidad visual.

Otra zona importante es la papila óptica, que es el lugar por donde sale de la retina el nervio óptico. En la papila no existen células sensibles a la luz por lo que se conoce también como punto ciego.

Las células sensoriales de la retina reaccionan de forma distinta a la luz y los colores. Los bastones se activan en la oscuridad, y no permiten distinguir los colores (vista en blanco y negro). Cuando aumenta la luminosidad, los conos permiten la visión de los colores. Cada ojo tiene aproximadamente 7 millones de conos y 125 millones de bastones.

ENFOQUE DEL OJO

Si el músculo ciliar se contrae, el cristalino se hace más esférico y aumenta su poder de refracción  y esto permite enfocar la luz procedente de objetos cercanos. Cuando el músculo ciliar se relaja, el cristalino se hace menos esférico y disminuye su poder de refracción, y esto permite enfocar los objetos lejanos.

Al envejecer, el ser humano va perdiendo la capacidad de ajustar el enfoque. Este problema se conoce como presbicia o vista cansada.

DEFECTOS DE VISIÓN

MIOPÍA

La miopía es un defecto del ojo, en el que el punto focal se forma delante de la retina. Esta anomalía ocasiona la dificultad para ver de lejos. A cambio,  se mejora la visión de objetos muy próximos debido a su efecto ‘lupa’. La causa más frecuente de miopía es debida a un aumento en el diámetro del globo ocular, o al aumento en la curvatura de la córnea. La miopía suele ser progresiva en la etapa de crecimiento.

HIPERMETROPÍA

La hipermetropía provoca que los rayos de luz que inciden en el ojo se enfoquen en un punto situado detrás de la retina. Es el defecto inverso al de la miopía. A diferencia de la miopía, la hipermetropía no es progresiva y no afecta a la visión de lejos. Suele producir dolor de cabeza o cansancio, provocado por el esfuerzo continuado de acomodación que realiza el músculo ciliar al enfocar objetos cercanos… normalmente al leer.

PRESBICIA

La presbicia o vista cansada es un defecto genético, que comienza alrededor de los 40 años y va en aumento hasta después de los 60. Se produce por una pérdida progresiva y gradual de la elasticidad del cristalino y provoca la dificultad de ver con claridad los objetos cercanos. Los efectos son los mismos que  la Hipermetropía.

 ASTIGMATISMO

Es un defecto de visión, debido a diferencias de refracción entre dos meridianos oculares; provocando que los objetos se vean desenfocados. Generalmente está originado por una curvatura irregular en la zona anterior de la córnea, provocando que la refracción del meridiano vertical sea diferente al horizontal.

Lentes de corrección
Lentes de corrección

CORRECCIÓN

Para corregir el déficit de visión se pueden utilizar lentes comunes de distinto tipo.

Cóncavas : Corrigen la miopía

Convexas: Corrigen la presbicia (vista cansada) y la hipermetropía

Modeladas: Corrigen el astigmatismo

ALTERNATIVAS

Lentes: ESTENOPEICAS – RETICULARES – PINHOLE

Estas gafas se componen de una lámina opaca llena de pequeños agujeros, que pueden  ser cuadrados, hexagonales o redondos. Los agujeros  recogen la luz y la concentran perpendicularmente hacia el centro de la retina, apuntando hacia la fóvea (que es el punto de visión más nítido), el resto de luz es retenida por la opacidad entre agujeros.

Estas lentes requieren un tiempo de acomodación, provocado por las zonas opacas de la lente. Debido a la proximidad que existe entre lente y el ojo, se acomoda la vista hacia el objeto de interés, y el ojo desenfoca las zonas oscuras traduciéndolas como una falta de luz.

VENTAJAS

  • Las gafas reticulares pueden sustituir a  lentes entre +4 y -4 dioptrías, independientemente del tipo de problema: miopía, hipermetropía, vista cansada, astigmatismo… y además son la única clase de lentes que pueden dar una visión nítida con cataratas. También ayudan a una mejor integración de los ojos con problemas de estrabismo. Estos lentes son naturales y no necesitan ningún tipo de prescripción médica
  • Las gafas reticulares sirven de entrenamiento para que el ojo evite la mirada fija, por ejemplo viendo la TV, restableciendo el movimiento natural del ojo y mejorando la nitidez.
  • Las gafas reticulares no crean dependencia como las de lente convencional. Al quitárselas o ponérselas, el ojo no tiene que readaptar el cristalino.
  • Las gafas reticulares las puede utilizar cualquiera, incluso con visión normal para ejercitar el ojo, o simplemente como gafas de sol.
  • Las gafas de agujeros son más baratas que las de lente tradicional, no se ensucian y tampoco se empañan.

INCONVENIENTES

  • Las lentes de agujeritos no son indicadas para las actividades en la cual se requiere un movimiento rápido del ojo, tales como conducir un vehículo o realizar un deporte.
  • Tampoco son adecuadas en condiciones de muy baja luminosidad

LENTES  BIFOCALES

Cuando se necesita pasar rápidamente de una cierta distancia a otra diferente , el ajuste del ojo es más rápido y fácil con lentes bifocales. En las gafas reticulares, los orificios superiores son más pequeños y tupidos, y los inferiores son más grandes y distantes. Con las gafas reticulares, al pasar del sector superior al inferior no causa ningún problema ni distorsión, mientras que con las lentes bifocales normales o multifocales, si.

 

Alta Definición: TV-CINE

Adaptación de la TV analógica (PAL, SECAM y NTSC) al nuevo formato digital, conocido con las siglas SDTV. Transición del celuloide al formato digital en el cine. Normativa y evolución de los sistemas de alta definición HDTV. Estándar DCI (Digital Cinema Initiatives) utilizado desde el año 2005 por el cine. Resolución espacial, exploración entrelazada y progresiva, número de imágenes por segundo (fps), sistemas de compresión (CODEC), etc.

Mi agradecimiento a David Orús, por la documentación que ha elaborado. Sin ella, me habría resultado mucho más difícil hacer este video.

La Alta Definición es posterior al paso de la TV analógica a digital. Los sistemas PAL y SECAM, de 625 líneas y 2 campos entrelazados a 50 ciclos por segundo, pasó al formato digital de 720 pixel por línea y 576 líneas, conocido como 576i.

El sistema NTSC, de 525 líneas y 2 campos entrelazados a 60 ciclos por segundo, pasó al formato digital de 720 pixel por línea y 480 líneas, conocido como 480i.

Los sistemas de alta definición están definidos en la norma de la Unión Internacional de Telecomunicaciones, denominada Recomendación 709

Los tres parámetros principales que definen un formato HD son:

1 – Resolución espacial

En los formatos HD existen dos resoluciones, a los que se los suele denominar por su número de líneas: 720 / 1080. El formato SD (576) tiene una resolución de 720 pixeles x 576 líneas.

Sistemas HD
Sistemas HD

2 – Forma en que se explora el cuadro

Existen dos posibles sistemas de exploración de cuadro: entrelazado y progresivo. El modo de exploración progresivo es un gran avance respecto al entrelazado (utilizado en SDTV), porque se asemeja al modo de trabajar del cine, captando todas las líneas de forma secuencial. Con un sistema entrelazado 50i, sólo la mitad de las líneas se captan o reproducen cada 1/50 segundos y con un sistema progresivo 50p, se captan o reproducen todas las líneas en el mismo tiempo.

Entrelazado TV
Entrelazado TV

3 – Número de imágenes por segundo (fps)

Los formatos HD permiten aumentar el número de imágenes por segundo:

fps variable: 24, 25, 50, 60

Formatos HD
Formatos HD

Con la combinación de todos estos parámetros se dispone de un sistema multiformato, y se fija la relación de aspecto a 16:9. Con esta relación, el sistema HD se acerca a los formatos cinematográficos, aumentando el campo de visión respecto a la relación 4:3 del sistema estándar (SDTV).

OBJETIVOS DE LAS CÁMARAS HD

Los objetivos de las cámaras se evalúan según su respuesta en frecuencia espacial. La unidad que se emplea para medir la frecuencia espacial es pares de líneas por milímetro: Lp/mm . Se utilizan cartas de imagen con patrones de líneas pares, una negra y otra blanca, separadas entre ellas con una distancia cada vez menor.

Resolución de una óptica
Resolución de una óptica

Para obtener la máxima resolución en una cámara, se necesita una óptica con una resolución mínima de:

Formato SD:      30 Lp/mm

Formato HD:     80 Lp/mm

Estándar DCI (Digital Cinema Initiatives)

En el cine utiliza el estándar DCI desde el año 2005 y se divide en 4 categorías. La categoría más alta se destina a las pantallas de cine de más de 15 metros de ancho, y la más baja es para la proyección de material en lugares públicos.

Antes de que surgieran las primeras cámaras digitales, se escaneaba la película de 35mm en trozos de 3 micras, obteniéndose una cantidad de información por fotograma de 4K.

4K no es una resolución exacta sino que hace referencia a distintas resoluciones que tienen alrededor de 4000 píxeles de resolución en horizontal.

Cada fotograma está compuesto por 4096 píxeles horizontales y 2160 verticales, lo que supone una resolución de 8,8 millones de píxeles, y su relación de aspecto es 17:9.

Existe un segundo formato de cine digital  DCI de 2K, con una resolución de 2048×1080, reduciendo su resolución hasta 2,2 millones de píxeles.

Norma DCI
Norma DCI

El sistema DCI contempla dos velocidades de cuadro: 24 y 48 fotogramas por segundo. Con 24 fps se garantiza la compatibilidad con todos los proyectores del mundo.

La resolución del color en el sistema DCI es fija, a 12 bits.

Fichero: Digital Cinema Package
Fichero: Digital Cinema Package

Una vez terminada toda la postproducción de la película, se genera un archivo que contiene todo el material de la película junto con su información asociada. Este archivo se llama DCP (Digital Cinema Package) y consiste en un conjunto de archivos estructurados, en los que se encuentran los archivos de video, audio, subtítulos, playlist, etc.

Recomendación 2020

Está enfocada al mundo de la producción de televisión y video profesional, definiendo las especificaciones técnicas para producir contenidos en UltraHD con dos resoluciones: UHD-1 (4K)UHD-2 (8K).

UHDTV
UHDTV

UHD-1 (4K)

Se aumenta de forma considerable la resolución HD, duplicando el número de líneas y cuadriplicando su resolución espacial (HD: 1920×1080). UHD-1 es conocida como 2160p, y también 4K.

  • Resolución: 3840×2160
  • Relación de aspecto es 16:9
  • Formato cuadrado del pixel, con relación 1:1.
  • Exploración de cuadro progresivo, desapareciendo la exploración entrelazada.
  • Resolución temporal de la imagen (cuadros por segundo), variable entre 24 y 120 fps
  • Aumenta la representación de color. La codificación de los canales RGB puede realizarse con 10 o 12 bits. Al ser un sistema binario, con un aumento en 2 bits se multiplica x4 el número de tonalidades en cada canal.

UHD-2 (8K)

La única diferencia que existe entre UHD-1 y UHD-2 es su resolución. Con el sistema UHD-2 se duplica el número de líneas del UHD-1 y también se cuadriplica su resolución espacial. UHD-2 tiene una resolución de: 7680×4320  y es conocido como 4320p, y también como 8K.

Inversor de 150 W para el automóvil

Análisis de funcionamiento de un inversor de 150 W, diseñado para el uso en el automóvil.

Inverter 150 W
Inverter 150 W

Modificaciones necesarias para aumentar la corriente de salida en del conector USB (5 VDC), y que pueda funcionar con los dispositivos de Apple (iPhone, iPad). Medidas de tensión en la salida alterna (en vacío y con carga), forma de onda y rendimiento del inversor.

Detección iPhone
Detección iPhone

FUNCIONAMIENTO DE UN INVERSOR

Un inversor permite cambiar un voltaje de entrada en corriente continua, a otro voltaje de corriente alterna.  Al igual que sucede con cualquier dispositivo electrónico, el rendimiento de un inversor siempre será inferior a 1. Tanto el rendimiento como la estabilidad de sus parámetros más importantes (frecuencia, tensión de salida), dependerán del diseño del inversor. Los inversores se utilizan principalmente para convertir la energía de fuentes alternativas (paneles solares, baterías) en corriente alterna, para poder utilizarla en instalaciones domésticas.

TIPOS DE INVERSOR

Los inversores pueden ser monofásicos o trifásicos, pero los de uso doméstico suelen ser monofásicos. Existen multitud de fabricantes con sus diferentes modelos y potencias. Dependiendo de su forma de onda a la salida, podemos diferenciarlos en 2 categorías: onda senoidal modificada y onda senoidal pura.

Formas de onda (inverter)
Formas de onda (inverter)

1 – Onda senoidal modificada

Los inversores de onda senoidal modificada funcionan como una fuente de alimentación conmutada, partiendo de una señal cuadrada PWM. Modificando la fase de esta señal cuadrada, se pueden alimentar 4 transistores de potencia (MOSFET) para obtener a la salida una forma de onda parecida a la envolvente de la onda senoidal pura.

Onda senoidal modificada
Onda senoidal modificada

Como todos los transistores trabajan en conmutación,  el rendimiento de este tipo de inversores es muy alto. Los inversores de onda senoidal modificada pueden utilizarse con la mayoría de dispositivos que funcionan con la red eléctrica. No son aconsejables para alimentar los equipos que contengan motores o transformadores de tensión por inducción (transformadores convencionales), porque podrían recalentarse y su rendimiento es peor. Sin embargo, pueden utilizarse con la mayoría de dispositivos electrónicos modernos, ya que estos utilizan fuentes conmutadas.  También son compatibles con todos los sistemas de iluminación modernos (lámparas de bajo consumo, iluminación Led).

2 – Onda senoidal pura

Este tipo de inversor es totalmente compatible con todos los dispositivos que funcionan con la red eléctrica (lavadoras, frigoríficos, ventiladores, iluminación, etc.). Los inversores de onda senoidal pura disponen de más electrónica y fiabilidad que los de onda senoidal modificada, pero a cambio su rendimiento es peor.  La principal desventaja de este tipo de inversores, es su precio.

Cargadores inalámbricos (Wireless chargers)

Funcionamiento de un cargador inalámbrico en dispositivos móviles, según el estándar Qi. Comprobación y medidas de la tensión y corriente que suministra, consumo en vacío, rendimiento, frecuencia de funcionamiento, etc. Diferentes sistemas de carga inalámbrica (inducción magnética, resonancia magnética) y sus estándares: Qi (Wireless Power Consortium),  (Alliance for Wireless Power).

Cargador inalámbrico Qi
Cargador inalámbrico Qi

El funcionamiento de un cargador inalámbrico consiste en el uso de un campo electromagnético, que permite la transferencia de energía a corta distancia. La base de carga (inalámbrica) dispone de una bobina de inducción para crear un campo electromagnético de alta frecuencia. Como cabe suponer, la base de carga tiene de estar conectada a una toma eléctrica  mediante un cargador convencional. El campo electromagnético que genera la base puede ser aprovechado por el dispositivo receptor, en caso de que el receptor disponga de la bobina de inducción adecuada.  Mediante un pequeño circuito de control, el campo electromagnético que se induce en la bobina receptora se convierte en corriente eléctrica, y puede recargar la batería de cualquier dispositivo móvil.

Existen diferentes sistemas de carga inalámbrica, algunos estandarizados y otros en los que únicamente se dispone de una lista con especificaciones técnicas. Uno de los sistemas que mayor penetración está teniendo es el Qi, desarrollado por: Wireless Power Consortium

Medir con precisión las RPM de un motor, es muy fácil

Diferentes interruptores utilizados en automatismos electrónicos, para detectar el final de carrera y detener el motor. Sistema utilizado en automatismos de las puertas de garaje, maquinaria industrial, robótica, etc. Funcionamiento del interruptor magnético REED y el óptico con fototransistor. Medidción de las revoluciones de giro de un motor, utilizando un interruptor óptico ranurado. Medida de la frecuencia del opto-acoplador, para calcular las RPM de un motor. Midiendo la frecuencia con un osciloscopio, y con un Smartphone (teléfono inteligente).

Un interruptor magnético de tipo REED, consta de dos láminas metálicas que se juntan por la acción de un campo magnético, permitiendo cerrar un contacto eléctrico. El campo magnético puede ser generado con un imán permanente o un electro-imán (Relé REED). La ventaja principal de este tipo de interruptores, es que no es necesario realizar un contacto mecánico entre el actuador (campo magnético) y el contacto eléctrico (interruptor).

Interruptor magnéticoInterruptor magnético

Otra tipo de interruptor sin contacto mecánico, es el creado por el corte de un haz de luz entre dos puntos. En un extremo está el emisor de luz y en el otro el circuito receptor, normalmente construido con un foto-transistor o foto-diodo.

Mediddor RPM
Medidor RPM

Mediante el uso de un interruptor óptico ranurado, es posible medir con precisión la velocidad de giro de un motor.