Montajes De Instrumental Electronico

Sumario

SUMARIO

Fuente Regulada Variable para el Taller. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Generador de Barras con Sincronismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Generador de Barras MIRE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Probador de Fly-Back, Bobinados y Arrollamientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Probador Activo de Fly-Back, Bobinados y Arrollamientos

Sin Sacarlos del Circuito. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Punta de Prueba para Circuitos Digitales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Frecuencímetro Digital . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

Frecuencímetro Discreto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

Frecuencímetro con PIC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Probador de Potencia Láser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Medidor de Tracking y Enfoque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

Osciloscopio de Doble Trazo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

Osciloscopio para PC de 2 Canales, 1400Vpp, 1MHz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Club Saber Electrónica 1

Proyectos de Instrumental Electrónico

Director Ing. Horacio D. Vallejo

Editorial

Producción José María Nieves (Grupo Quark SRL) Autor de este Tomo de Colección: Autores Varios Selección y Coordinación: Ing. Horacio Daniel Vallejo EDITORIAL QUARK S.R.L. Propietaria de los derechos en castellano de la publicación mensual SABER ELECTRÓNICA - San Ricardo 2072 (1273) Capital Federal - Buenos Aires - Argentina - T.E. 4301-8804 Administración y Negocios Teresa C. Jara (Grupo Quark SRL) Patricia Rivero Rivero (SISA SA de CV) Margarita Rivero Rivero (SISA SA de CV) Staff Liliana Teresa Vallejo Mariela Vallejo Diego Vallejo Fabian Nieves Luis Alberto Castro Regalado (SISA SA de CV) José Luis Paredes Flores (SISA SA de CV) Sistemas: Paula Mariana Vidal Red y Computadoras: Raúl Romero Video y Animaciones: Fernando Fernández Legales: Fernando Flores Contaduría: Fernando Ducach Técnica y Desarrollo de Prototipos: Alfredo Armando Flores Atención al Cliente Alejandro Vallejo [email protected] Internet: www.webelectronica.com.ar Publicidad: Rafael Morales [email protected] Club SE: Grupo Quark SRL [email protected] Editorial Quark SRL San Ricardo 2072 (1273) - Capital Federal www.webelectronica.com.mx La Editorial no se responsabiliza por el contenido de las notas firmadas. Todos los productos o marcas que se mencionan son a los efectos de prestar un servicio al lector, y no entrañan responsabilidad de nuestra parte. Está prohibida la reproducción total o parcial del material contenido en esta revista, así como la industrialización y/o comercialización de los aparatos o ideas que aparecen en los mencionados textos, bajo pena de sanciones legales, salvo mediante autorización por escrito de la Editorial. Agosto 2011. Impresión: Talleres Babieca - México

2 Club Saber Electrónica

Del Editor al Lector

Saber Electrónica tiene 25 años y, a lo largo de su vida, ha generado la edición de 5 textos sobre proyectos completos de instrumentos electrónicos para el taller. En el año 2000 se publicó el segundo volumen en colaboración con Electrónica y Servicio. Dicha obra se utilizó como material para el dictado de cursos en América Latina (entre ellos cursos de microcontroladores PIC que se programó en varias ciudades de México). Hace unos meses, un asistente a uno de los eventos que organizó Saber Internacional me preguntó por qué no habíamos continuado con la publicación de otros tomos de dicha serie (haciendo referencia al libro Instrumentos Electrónicos, del año 2000) ya que para él resultaba muy útil cuando un artículo no sólo incluye las instrucciones de armado sino que detalla tanto el funcionamiento como el manejo y que consideraba que a otros lectores le debería ocurrir lo mismo. Como consideraba que nuestro amigo estaba en lo cierto, decidí “reflotar dicho texto” (agotado en mayo de 2002), agregando otros proyectos y mejorando los existentes. El resultado es lo que ve, un conjunto de proyectos completos con circuitos impresos que es parte de un sistema multimedia que se complementa con un CD que puede descargar gratuitamente de nuestra web. En total tiene más de 50 proyectos (en el texto sólo son 13, por razones de espacio) y, como complemento, le agregamos una serie de instrumentos electrónicos para que convierta a su PC en un verdadero laboratorio electrónico. ¡Hasta el mes próximo!

SOBRE LOS CDS Y SU DESCARGA Ud, podrá descargar de nuestra web el CD: “KIT de Instrumentos Electrónicos para PC” con una amplia variedad de proyectos y programas completos de instrumentos virtuales. Para realizar la descarga deberá ingresar a nuestra web: www.webelectronica.com.mx, tendrá que hacer clic en el ícono password e ingresar la clave “kitinstrupc”. Tenga este texto cerca suyo ya que se le hará una pregunta aleatoria sobre el contenido para que pueda iniciar la descarga.

M O N TA J E Presentaremos el montaje de una fuente de alimentación regulada variable de 1 amper, con un voltaje ajustable de 0 a 12 volt, rango suficiente para la mayoría de aplicaciones en el servicio electrónico. Y, por supuesto este montaje también puede ser de gran utilidad para el estudiante y el experimentador.

FUENTE REGULADA VARIABLE PARA EL TALLER Introducción La fuente de alimentación, uno de los equipos de prueba más utilizados en el taller o laboratorio, es un circuito capaz de transformar la corriente alterna de línea en una corriente directa con un valor manejable por dispositivos electrónicos. Como sabemos, las características e importancia de la fuente de alimentación son la capacidad de regulación del circuito, el voltaje de salida máximo, la corriente máxima proporcionada por el circuito y el nivel de rizado que presenta en la salida. Con el propósito de que usted pueda armar su propia

fuente de voltaje fijo para valores muy específicos y de que se ahorre una buena parte del circuiterío, en el presente artículo haremos referencia a una fuente de 1A, con un voltaje ajustable de 0 a 12 volt y regulada para cada valor elegido. Descripción del circuito El diagrama completo del circuito de la fuente se muestra en la figura 1. La primera fase de un circuito de fuente, consiste en ajustar el voltaje de línea de 220V de corriente alterna, a un voltaje menor y mayor que el que proporcionará como

Diagrama esquemático de la fuente S1

A1

T1

D5

127 Vca D1

D2

(+)

F1 Clavija

IC1

D3

D6

D4 C1

C2

R1

A

R2

R6

R3 Y1

R4

C3

C4

VSAL (0-12V)CD

D7

R5 P1

Figura 1

(-)

Club Saber Electrónica 3

Proyectos de Instrumental Electrónico

salida final. Para el diseño propuesto, deberá ser de 13 volt aproximadamente. Se requiere entonces de un transformador de 220V a 13V, a 1A ; de acuerdo con lo que cada quien necesite, el transformador puede tener una corriente de menos volts y sin que sea preciso hacer cambios en el circuiterío posterior. El transformador está formado por dos bobinas, devanadas sobre un núcleo de hierro. De esta manera, cuando por cada bobina circula la corriente eléctrica, aumenta la densidad de las líneas de fuerza magnéticas. A la bobina en que se aplica el voltaje (la tensión) de corriente alterna que se desea transformar, se la conoce como “primario” (entrada); a la bobina en que se recoge la tensión ya modificada, se la conoce como “secundario” (salida). Cuando en el primario se aplica el voltaje de corriente alterna, se genera un campo magnético variable; es decir, éste se expande y se contrae continuamente conforme a las variaciones de la corriente aplicada. Al mismo tiempo, las líneas de fuerza magnética cortan al devanado secundario; entonces en éste se induce un voltaje, que puede calcularse con base en su propio número de vueltas, al número de vueltas del devanado primario y al voltaje aplicado. Esta relación se expresa como:

E1/E2 = N1/N2 Donde: E1 es el voltaje en el primario. E2 es el voltaje en el secundario. N1 es el número de espiras o vueltas en el primario. N2 es el número de espiras o vueltas en el secundario. Sintetizando la fórmula, puede señalarse que: a) En un transformador en donde el número de espiras del devanado primario es menor al del devanado secundario, la tensión de salida será mayor que el voltaje de entrada. Esto es a lo que

4 Club Saber Electrónica

Transformador elevador +V +V

T

T -V

-V

Primario

Figura 2

Secundario

Núcleo

Transformador reductor +V Núcleo

+V

T

T -V

-V Secundario

Primario

Figura 3

Transformador de paso

+V

Núcleo

+V

T

T

Primario

Secundario

Figura 4 se llama un “transformador elevador” (figura 2). b) En un transformador en donde el número de espiras del devanado primario es mayor al del devanado secundario, el voltaje de salida será menor que el voltaje de entrada. Esto es a lo que se llama un “transformador reductor” (figura 3). c) Cuando el número de espiras del devanado primario es igual al número de espiras del devanado secundario, el voltaje de salida será casi igual al voltaje de entrada. Esto es a lo que se llama un “transformador igualador”, “transformador de paso” o “transformador uno a uno” (figura 4). De igual manera, estas tres conclusiones se cumplen para la relación de corriente y número de espiras. Volvamos al diagrama de la figura 1. Observe que en el primario del transformador T1 se ha co-

Fuente Regulada Variable para el Taller Figura 5

Rectificador de media onda +V

+V T

-V

T

-V

Señal de entrada

Señal de salida

Rectificador puente de onda completa Señal de entrada

Señal de salida

+V

+V T

T

-V

-V

Figura 6

Rectificador de media onda +V

+V T

-V

Señal de entrada

T

-V

Señal de salida

Rectificador puente de onda completa Señal de entrada

Señal de salida

+V

+V T

-V

T -V

locado en paralelo un foco piloto (F1), el cual tiene la función de indicar la presencia de la corriente alterna de línea en el circuito del transformador. El interruptor S1 controla la alimentación principal del circuito, y el fusible A1 interrumpe el paso de la corriente de alimentación en caso de que se produzca algún cortocircuito que pudiera dañar a todo el aparato. Si debido a la acción de T1 el valor del voltaje de línea se reduce, habrá que convertir la señal de corriente alterna en corriente directa; para ello se utilizan diodos en configuración de puente rectificador. Este puente tiene la propiedad de transformar una onda de corriente alterna en una señal de corriente directa pulsante de onda completa; es decir, los dos medios ciclos de la onda de co-

rriente alterna son aprovechados para formar la señal de corriente directa (figura 5). En el circuito de la figura 1, la señal de corriente alterna para el arreglo del puente rectificador, es entregada por el secundario de T1; en tanto, la salida del puente rectificador se conecta al capacitor electrolítico C1. Proceso durante los semiciclos de la onda de corriente alterna En la figura 6 se ha sintetizado el proceso que se lleva a cabo durante los semiciclos de la onda de corriente alterna: a) Cuando se presenta el semiciclo positivo de la onda de corriente alterna, el nodo A se hace negativo y el nodo B se hace positivo. Entonces los diodos D2 y D3 se polarizan de manera directa, permitiendo así el paso de la corriente; por su parte D1 y D4 se polarizan de manera inversa, con lo cual impiden que la corriente pase a través de ellos. De tal suerte, a la salida del circuito se tiene que el nodo C se hace positivo y que el nodo D se hace negativo. b) Cuando se presenta el segundo medio ciclo de la onda de corriente alterna, las polaridades en los nodos A y B se invierten; es decir, A se hace positivo y B se hace negativo. Con estas polaridades los diodos D1 y D4 se polarizan de manera directa, permitiendo así el paso de la corriente; por su parte D2 y D3 se polarizan de manera inversa, con lo cual impiden que la corriente pase a través de ellos. De tal suerte, a la salida del circuito se tiene que el nodo C se hace positivo y que el nodo D se hace negativo. Observe que durante los dos medios ciclos, las salidas en los puntos C y D mantienen la misma polaridad. Con esto, la corriente alterna se transforma en corriente directa pulsante, a la que hacemos referencia enseguida. Corriente directa pulsante Como la corriente directa pulsante no es muy útil para la alimentación de los circuitos electrónicos,

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Proyectos de Instrumental Electrónico

necesita ser filtrada para reducir las variaciones de intensidad que en ésta se producen.

Primer proceso de filtrado Con este propósito, se emplea un arreglo de dos capacitores en paralelo (C1 y C2). Los capacitores se cargan al nivel del voltaje de la señal aplicada a la entrada; cuando el voltaje desciende ligeramente, la diferencia de voltaje es compensada por el arreglo de capacitores, gracias a la carga almacenada en éste. Debido a las variaciones que en la resistencia total del circuito y en el consumo de corriente provocan las diferentes cargas conectadas en la salida de la fuente de alimentación, se generan fluctuaciones de voltaje. Por eso es necesario colocar un circuito compensador que mantenga el voltaje de salida en un nivel constante, sin importar la magnitud de corriente que consuma el circuito de salida. A este paso se le conoce con el nombre de “circuito regulador de voltaje”. Para el caso de la fuente mostrada en la figura 1, se ha elegido un regulador integrado; internamente, este dispositivo contiene una gran cantidad de circuitos discretos que le permiten realizar su función de regulado. El arreglo externo para el regulador, lo forman los diodos D5 y D6, el capacitor C3, el potenciómetro P1 y las resistencias R2, R3, R4 y R5. En tanto, el vol-

T1

Transformador reductor de 1 amperio, de 127 a 12 ó 13 voltios

F1

Foco piloto para 127 voltios

A1

Fusible con base para 127 voltios y 1.5 amperios

D1, D2, D3, D4

Diodos rectificadores 1N4001

D5 y D6

Diodos rectificadores 1N4002

D7

Diodo emisor de luz, LED rojo

C1

Capacitor electrolítico de 1000 microfaradios a 25 voltios (o mayor)

C2

Capacitor cerámico de 0.1 microfaradios a 25 voltios

C3

Capacitor electrolítico de 10 microfaradios a 25 voltios

C4

Capacitor electrolítico de 1 microfaradio a 25 voltios

R1

Resistor de 240 ohms a

watt

R2

Resistor de 330 ohms a

watt

R3

Resistor de 820 Ohms a

watt

R4

Resistor de 1 Kilohm a

R5

Resistor de 1.5 Kilohms a

R6

Resistor de 1 Kilohm a

watt watt watt

P1

Potenció metro lineal a 5 Kilohms

Y1

Llave de cambios, de 1 polo y 5 tiros (o más)

2

Metros de cable del número 22 (para la salida del circuito y las conexiones de Y1)

2

Metros de cable del número 14 (para la alimentació n de línea)

1

Clavija

Tabla 1

Diagrama a bloques de la fuente

Voltaje de línea

Reductor de voltaje

Rectificador

Filtrado 1

Regulador

Filtrado 2

Salida

Selector de voltaje

Circuito impreso de la fuente regulada regulable Lado componente D5 AC Ent

D1 D2 D3 D4

C1

CI1

C2

R1 R2 R3 R4 R5

D6 R6

Y1

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C3 C4 DC Sal

Circuito impreso de la fuente Lado soldadura

Figura 7

Fuente Regulada Variable para el Taller

taje de salida del circuito regulador, queda determinado por el valor de la resistencia conectada al punto A que se observa en el diagrama de dicha figura. La siguiente ecuación permite calcular la tensión de salida, en términos de la resistencia al punto A (a la cual denominaremos RA):

R5 = 1,5kΩ para 9V

Y como el potenciómetro P1 tiene un valor de resistencia máximo de 5kΩ, es posible ajustar la tensión de salida a cualquier valor comprendido entre 1,25 y 12V.

V salida = 1,25V[1 + (RA / 240)]

Segundo proceso de filtrado Un segundo proceso de filtrado de la corriente directa pulsante, está a cargo del capacitor C4. A la salida del circuito se ha colocado un diodo LED D7 y una resistencia R6, los cuales sirven como monitores que indican si hay o no tensión en la salida del circuito. El LED monitor no encenderá cuando el secundario del transformador se abra o el regulador IC1 falle.

Para dar una mayor versatilidad a la fuente, se ha colocado también una serie de resistencias de valor fijo y un potenciómetro como resistencia variable, los cuales pueden ser elegidos como resistencia RA mediante la llave de cambios Y1. Bajo estas circunstancias, si se elige a R2 como RA y R2 = 330Ω, el voltaje de salida será de aproximadamente 2,9V; en la práctica, esto lo podemos redondear a 3V. Según se indica a continuación, se escogieron valores de voltaje de salida representativos: R3 = 1kΩ para 6V R4 = 820Ω para 5V Circuito esquemático

Figura 8 Switch 127 v

1N4002 IN4002 4X

240Ω LM317 IN4002

.1µ

1000µfd

330Ω 820Ω 1KΩ

10µfd

3.5Ω 5KΩ

T

240Ω

E (C)

1N4002

S

(+)

1 2 3 4 5

1µfd

Llave de cambios 3V 5V 6V 9V variable 10µfd

330 820 1K 1.5K

10.1µfd

1000µfd

Salida del transformador

1N4002 Diodos 1N4002

(-)

Proceso de transformación corriente alterna/corriente directa La síntesis del proceso de transformación de la corriente alterna en corriente directa, se muestra en el diagrama en bloques de la figura 7. El material utilizado se indica en la tabla 1. En la figura 8 también se Símbolos muestra el lado Diodo de la soldaduCátodo Anodo ra y de los (+) Resistencia componentes del circuito im(Ω - ohms, KΩ - Kilohms) preso de la Capacitor electrónico fuente. (+) (-) 1µfd Esta puede Capacitor cerámico construirse fácilmente, con (-) Potenciómetro el uso de un Conexiones marcador inLM317 deleble o con T.- Voltaje de entrada S.- Voltaje de salida calcomanías. E.- Tierra T E igualmente, S E •Vista posterior de la llave de cambios se especifican algunas recoComún (C) 1 mendaciones 5 2 Salida de corriente para ensamblar 4 3 directa regulada Llave de cambios el circuito. ☺

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M O N TA J E En varias oportunidades hemos publicado generadores de barra de circuitos complejos con prestaciones especiales o muy sencillos para efectuar pruebas rápidas aunque sin precisión. Con el circuito que describimos tenemos una solución intermedia. Se trata de una aplicación sugerida por National Semiconductor para el uso del temporizador doble 556, que hemos adaptado para el sistema PAL. y NTSC.

L

GENERADOR DE BARRAS CON SINCRONISMO

a señal de video transmitida por las emisoras de TV es compleja. Sin embargo, para la mayor parte de las pruebas y ajustes se puede inyectar al receptor una señal s i m p l e , como la provista por este circuito. Se trata de una señal de barras con sincronismo. El primero de los tres temporizadores, g e n e r a impulsos de sincronismo Figura 1 de 4,7µs. Es

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un multivibrador astable con un período de 64µs. El flanco creciente del pulso de sincronismo dispara un segundo temporizador. Su ancho de pulso

Generador de Barras con Sincronismo

ancho, será visible en el lado izquierdo de la imagen. La barra puede hacerse más estrecha con el empleo de P2, después de lo cual es posible que P1 precise un pequeño reajuste. Si posee un osciloscopio, P2 puede ajustarse inicialmente para obtener pulsos de 4,7µs en la salida (pata 3) de IC1. Entonces, el período total se establece en 64µs con el empleo de P1. La barra se centra con P3 y puesto que su ancho es fijo, con esta operación se completa la calibración. Evidentemente, este circuito puede ser empleado en televisores NTSC, para lo cual deberán realizarse los ajustes conforme a esta norma, sin necesidad de tener que reemplazar componentes del circuito.

Figura 2

determina la posición de la barra, generada por el tercer temporizador. La señal de video compuesta se obtiene en el conjunto R4 -R5 -R6. La red de resistencias va seguida por un “buffer”, que asegura una impedancia de salida de 75Ω. Las señales de sincronismo y la de barra ocupan el 35% y el 65% de la señal compuesta, respectivamente. La calibración se realiza conectando el dispositivo a un monitor o, a través de un modulador, a un receptor de TV normal. Los trimpots multivuelta P1, P2 y P3 se ajustan en la posición central de su recorrido. Tiene que girar P1 para obtener una imagen estable. Si el pulso de sincronismo es demasiado Lista de Materiales CI 1 - NE555 - Integrado temporizador. CI 2 - NE556 - Doble temporizador Q1 - BC548 - Transistor NPN P1 - Trimpot multivueltas de 100kΩ P2 - Trimpot multivuelta de 25kΩ P3 - Trimpot multivuelta de 10kΩ R1, R2, R3, R6 - 12kΩ R4 - 100kΩ R5 - 68kΩ R7 - 1kΩ R8 - 75Ω al 1% (o dos resistores en paralelo de

GENERADOR

DE

BARRAS MIRE

Este circuito fue acercado por un grupo de radioaficionados de Venezuela, lectores de Saber Electrónica, que solicitaron su publicación en homenaje a la excelente labor que han realizado (y lo siguen haciendo) este grupo de “fanáticos” que utilizan el éter como medio de enlace. El artículo completo puede ser visto en: http://xoomer.virgilio.it/atv_it/atv/mire_hgi.htm. El circuito utiliza componentes que se encuentran con mucha facilidad. Para aquellos que quie150Ω cada uno). C1 - 0,0022µF - Cerámico C2 - 120pF - Cerámico C3 - 0,001µF - Cerámico C4, C7, C8 - 0,015µF - Cerámico C5 - 56pF - Cerámico C6 - 0,0033µF - Cerámico C9 - 100µF x 25 V en paralelo con C10 (optativo). C10 - 0,1µF - Cerámico Varios Caja para montaje, placa de circuito impreso, cables, fichas, estaño, etc.

Club Saber Electrónica 9

Proyectos de Instrumental Electrónico

ran realizar este proyecto el programa se ha realizado con la nueva versión del software y con el PIC 16F628, además con un integrado MC1377. Al principio el autor quería hacer este proyecto con el integrado CXA1645, pero no le fue posible encontrarlo, aún solicitando a varios colegas radioaficionados. Se decía que el precio era muy elevado comparado con el MC1377, por lo que preferí modificar el circuito de la versión precedente del año 2000, que fue el primer proyecto Mire. Aquella versión fue realizada por varios colegas de Milán donde el circuito eléctrico utilizaba el CXA1645 y genera la frecuencia de oscilación de 4.4336MHz con un cristal de cuarzo y con el integrado 74HC04. En la versión actual las modificaciones van sobre los pines 10-13 del MC1377 de forma tal de poder realizar el sincronismo de colores. La frecuencia es estabilizada con el cristal de cuarzo de 4.4336MHz (PAL B), con el preset VR1 de 220 ohm y con el capacitor variable CV1 de 30pF. Cambiando los valores, sirve para NTSC. En la versión del Mire_HGI que se publica se modifi-

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Figura 3

Generador de Barras con Sincronismo

Figura 4

caron y probaron muchos componentes y luego se realizaron varios ensayos, hasta obtener la mejor calidad del croma.

Descripción del Circuito En el circuito de la figura 3 vemos el integrado MC1377, que toma como entrada el PAL en RGB (pines 3, 4 y 5) que viene del PIC 16F628 (pines 18, 1 y 2) y realiza toda la conversión de la señal entregando el video compuesto. Solo los colores rojo, verde y azul tienen la posibilidad de regulación de nivel, y después de encontrar los valores adecuados, coloqué las resistencias del los valores obtenidos experimentalmente. Encontré que el video compuesto requiere una atenuación adecuada para obtener una buena sincronización horizontal. Hice un filtro tipo bypass (formado por C8, R20 y R13) entre los pines 10 y 13 del MC1377 produciendo el correcto sincronismo de la imagen.

Nota de LU7DTS Naturalmente esto produce una codificación desde el RGB a PAL-B. La bibliografía muestra que se puede obtener una codificación a NTSC colocando a masa el capacitor C20 mediante el uso de un puente (jumper) como se indica en el circuito eléctrico. No obstante no recomiendo hacer esto pues requeriría alguna modificación del programa “.hex” que se graba en el PIC 16F628 y de momento no contamos con este cambio de software. Algunos colegas en Argentina han logrado realizar un cambio para que la codificación cumpla con la norma PAL-N. Lo hicieron cambiando el cristal de 4.4336 por uno de 3.582056MHz y haciendo un pequeño ajuste en el trimmer CV1 (eventualmente cambiarlo por otro de 5-45pF). Si el oscilador aun no funciona, tranquilos, obtendrán el video aunque sin color. Deben comprobar

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Proyectos de Instrumental Electrónico

que el oscilador funciona mediante el uso de un frecuencímetro o de un receptor de HF. Se recomienda leer la Hoja de Datos del MC1377 para mayores detalles. El circuito eléctrico es muy claro e indica todos los componentes a utilizar y no deberían existir dificultades constructivas. En la figura 4 se reproduce la imagen de la placa de circuito impreso sugerida por el autor. Del PIN 3 del PIC 16F628 se pueden obtener varios modos de audio: tono 1 tono 2 o ambos tonos. Los dos tonos se encuentran cerca de los 488 y los 244 ciclos. La elección del modo se realiza con el software que producirá archivo HEX para grabar el PIC.

El Programa AtvBar21.exe Para poder generar el archivo HEX para grabar el PIC 16F628 se debe primero abrir el programa denominado AtvBar21.exe realizado por Salvatore W2KGH y Alfredo IW2KFM, figura 5. Se recomienda conservar este programa archivado como solo lectura para que no se pueda sobrescribir. Una vez cargado este programa, desde él debemos abrir el archivo “barre_21.hex” al que también recomendamos conservar como “sólo para lectura” para que no tener la posibilidad de borrarlo. A este punto debemos entonces cambiar el texto que se muestra como ejemplo y colocar nuestro texto desplazable (sliding text), nuestro texto fijo, elegir los colores de fondo y altura de ambos textos, y la velocidad del texto desplazable, seleccionar una de las 16 posibles pantallas (aunque después todo se podrá cambiar mediante los pulsadores) y por último el modo de tonos (tono1, tono2 o ambos). Hecho esto entonces salvar los cambios haciendo clic en el disquete que se muestra arriba a la derecha y colocarle un nuevo nombre. Éste será el archivo .hex

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Figura 5 que usaremos para grabar el PIC. Generalmente se utiliza el programa de grabación Icprog pero puede ser cualquier otro que cumpla con esta función. Grabado el PIC estamos en condiciones de colocarlo en la placa. Texto Deslizante e Información Sobre el Programa. Alfredo, IW2KFM desarrolló esta parte del programa para agregarlo al de generación de barras Mire a modo de incorporar el texto desplazable. El conjunto de archivos necesarios para que el programa funcione es: ATV_BAR.EXE == Archivo del programa para modificar el BARRE_21.HEX. BARRE_21.HEX == Archivo a modificar con datos propios para luego grabarlo en el PIC 16F628. borlndmm.dlL == Archivo del sistema. cp3240mt.dll == Archivo del sistema. vcl35.bpl == Archivo del sistema. Todos estos archivos los encontrarán en la carpeta comprimida barre_21.zip que puede descargar desde la página del autor o desde el link que damos en nuestra web: www.webelectronica.com.mx,

Generador de Barras con Sincronismo Lista de Materiales U1 - PIC 16F628 - Microcontrolador de 18 terminales U2 - MC1377 - Circuito integrado codificador RGB Q1 - Lm7805 - Regulador de tres terminales Q3 - BC558 - Transistor PNP D1 - 1N4148 - Diodo de uso general D2 - 1N4148 - Diodo de uso general D3 - 1N4148 - Diodo de uso general D4 - 1N4148 - Diodo de uso general D5 - 1N4148 - Diodo de uso general D6 - 1N4148 - Diodo de uso general D7 - 1N4148 - Diodo de uso general D8 - LED rojo de 5 mm DZ1 - DZ3V9 - Diodo zener de 3,9V x 1W C1 - 22µF x 16V - Electrolítico C2 - 22µF x 16V - Electrolítico C3 - 22µF x 16V - Electrolítico C4 - 100nF - Cerámico C5 - 100nF - Cerámico C6 - 100µF x 25V C7 - 10nF - Cerámico C8 - 10nF - Cerámico C9 - 100nF - Cerámico C10 - 22pF - Cerámico C11 - 22pF - Cerámico C12 - 10nF - Cerámico

C13 - 10nF - Cerámico C14 - 10nF - Cerámico C15 - 220pF - Cerámico C16 - 220pF - Cerámico C17 - 12pF - Cerámico C18 - 100nF - Cerámico C19 - 100nF - Cerámico C20 - 1nF - Cerámico C21 - 10nF - Cerámico C22 - 10µF x 16V C23 - 100µF x 25V C24 - 470µF x 16V CV1 - 30pF - Capacitor variable F1 (Slo-Blo) - Fusible de 1A P1 - Terminal de conexión (para video). P2 - Terminal de conexión (para audio) P3 - Terminal de conexión (para 12V) P4 - Push button - Pulsador para impresos normal abierto (pus1) P5 - Push button - Pulsador para impresos normal abierto (pus2) P6 - Push button - Pulsador para impresos normal abierto (pus3) P7 - Push button - Pulsador para impresos normal abierto (pus4) P8 - Push button - Pulsador para impresos normal abierto (pus5) R1 - 3k9 R2 - 3k9

haciendo clic en el ícono password e ingresando la clave: club77. Los archivos del sistema deben estar en la misma carpeta que se encuentre el programa AtvBar21.exe o dentro de la carpeta “system32” de Windows. Una vez grabado el PIC y colocado sobre la placa del circuito impreso y el Mire funcionando, se pueden cambiar las variables del texto, color, velocidad y aun lo escrito durante el programa. Se utilizan para este propósito el interruptor SW1 y los pulsadores P4, P5 y P6.

Aumento o Disminución de la Velocidad del Texto y Cambio de Colores del Fondo. Manteniendo el interruptor SW1 en posición OFF, simultáneamente con uno del los pulsadores P4P5 se nota que el desplazamiento del texto se

R3 - 10kΩ R4 - 3k9 R5 - 1kΩ R6 - 1kΩ R7 - 1kΩ R8 - 560Ω R9 - 1kΩ R10 - 22kΩ R11 - 1kΩ R12 - 1kΩ R13 - 2k2 R14 - 47kΩ R15 - 10kΩ R16 - 10kΩ R17 - 3k3 R18 - 470Ω R19 - 75Ω R20 -10kΩ V1 (RV1) - 220 ohm - Preset V2 (RV2) - 4k7 - Preset V3 (RV3) 100kΩ - Preset X1 - 4,4336MHz - Cristal, ver texto. X2 - 8MHz - Cristal. Varios: Placa de circuito impreso, gabinete para montaje, interruptor para SW1, fuente de alimentación, cables de conexión, puntas, etc.

detiene y a este punto se podrá aumentar o disminuir la velocidad de desplazamiento del texto. Con los pulsadores P4 y P5 se puede seleccionar los colores de fondo del texto desplazable y además de donde se encuentra este texto, si en la parte superior o debajo de las barras como así también el tipo de pantalla a mostrar. Cambio de la Escritura Colocando el interruptor SW1 en ON, apretando el pulsador P5 el cursor aparece al inicio de la escritura del texto desplazable, lo que indica el primer carácter del texto, se elige el carácter pulsando el P5 - P6 y se comienza a escribir. Se memoriza cada carácter apretando simultáneamente P5 y P6. Se pueden seleccionar hasta un máximo de 128 caracteres. Para finalizar se coloca el interruptor SW1 en la posición OFF. ☺

Club Saber Electrónica 13

M O N TA J E

PROBADOR

BOBINADOS

Advertencia importante

Y

Daremos algunas explicaciones generales de cómo funciona la etapa de barrido horizontal, a fin de que usted ubique la función que cumple en un televisor y tenga una idea más clara de la importancia del circuito probador de fly-backs que le sugerimos que construya. Dicho circuito es muy barato, fácil de construir y utilizar y de gran utilidad en el servicio a televisores modernos. Este montaje ha sido probado y ha demostrado su eficacia, por lo que si usted lo construye, tendrá en su taller una herramienta muy valiosa.

DE

ARROLLAMIENTOS

El presente artículo describe cómo se fabrica un circuito para probar el funcionamiento del transformador de salida horizontal, mejor conocido como fly-back. Seguramente es de su conocimiento, que este dispositivo maneja una tensión muy elevada, por lo que conviene tener mucha precaución en su manejo para no sufrir una experiencia muy desagradable; de hecho, se recomienda que las pruebas que aquí se indican sólo sean llevadas a cabo por personal con experiencia en el servicio a televisores. Si usted es estudiante, le recomendamos que solicite asesoría a sus profesores, tanto para el armado como para el manejo del probador. También le recomendamos construir el circuito tal y como se le indica, y que no omita el fusible de entrada ni el interruptor del

14 Club Saber Electrónica

FLY-BACK,

tipo push button, que se utiliza para activar al probador. Ni el editor ni el autor aceptan cualquier responsabilidad por el mal uso de este circuito.

Ubicación de la etapa de barrido horizontal En términos generales, los procesos básicos que se efectúan en un televisor son únicamente dos: 1) El tratamiento de la señal de video compuesto que se recibe de la transmisora (ya sea por cable o por ondas electromagnéticas), para reconstruir las imágenes con su correspondiente audio a partir de una señal eléctrica. En estos procesos intervienen las secciones de sintonía, FI, separador Y/C, proceso de luminancia, proceso de crominancia, amplificadores de color y cinescopio; además de las etapas correspondientes a la recuperación del audio asociado.

Probador de fly-back, Bobinados y Arrollamientos

Expedición de una señal de video en pantalla pero sin barridos

Sólo hay barrido horizontal

Expedición de una señal de video, combinada con barrido horizontal y vertical

Figura 1 Figura 2

2) La generación de pulsos y barridos auxiliares, que permiten que la imagen se despliegue efectivamente en la pantalla. Si solamente se modularan los haces en el cinescopio con la señal de video, pero no se contará con los barridos para explorar la pantalla, lo único que se observaría sería un punto que cambia de intensidad, pero no imágenes (figura 1). Para estos procesos intervienen las secciones de sincronía horizontal y vertical, y sus respectivas etapas de salida. Iniciaremos algunas explicaciones generales de cómo funciona la etapa de barrido horizontal, para comentar después las fallas que se presentan comúnmente en el fly-back y presentar un circuito que permite comprobar la operación de este elemento. En principio, para que ubique el proceso electrónico al que nos referiremos, consulte la figura 2. Cabe señalar que la sección de barrido horizontal, y específicamente la salida horizontal, además de la importancia que tiene en el despliegue de las imágenes, desde siempre se la ha utilizado como

La señal de un canal de TV se recibe en la antena El canal deseado se sintoniza (etapa sintonizador) Audio

El audio se procesa, filtra amplifica y expide por las bocinas (etapa audio)

Se recupera la información de audio y video (etapa FI) Video Se selecciona la entrada de audio y video deseada y se separa Y/C (selector de entradas y separador Y/C) C

Y Sync

Se separa la información de sincronía de Y (Sep. sync)

La información de luminancia se procesa y adecua para su expedición en pantalla (etapa de proceso Y) Sync H

Sync V Se generan los barridos verticales (Sync V) Se amplifica para aplicarse al yugo (Salida V)

Las informaciones Y-C se combinan para amplificarla al cinescopio (placa base del cinescopio)

Se generan los barridos horizontales (Sync H) Se amplifica para aplicarse al yugo y al FBT (Salida H)

FBT Yugo V

La información de crominancia se demodula y mezcla hasta recuperar sus componentes RGB (etapa de proceso C)

Yugo H

Cinescopio

Alto voltaje

Club Saber Electrónica 15

Proyectos de Instrumental Electrónico

señal generadora del voltaje necesario para que funcione el tubo de imagen, ya que produce tanto el alto voltaje de ánodo, como las tensiones necesarias para las rejillas aceleradoras y de enfoque; y en épocas más recientes, también se la ha utilizado como complemento de la fuente de poder, porque genera en su salida múltiples tensiones que sirven para alimentar diversos circuitos del televisor. Estudiemos primero cómo se genera la señal de barrido horizontal, y enseguida las funciones adicionales citadas. Generación de la señal de barrido horizontal Para inducir una deflexión del haz en el TRC, es necesario que fluya una corriente eléctrica a través del yugo que se encuentra montado en el cuello del cinescopio (figura 3). Esta señal nace en la etapa conocida como jungla o circuito T, donde un circuito oscilador produce una señal de muy alta frecuencia que se aplica en circuitos divisores para obtener una frecuencia de 15.625Hz (casi siempre se utiliza como señal base la misma oscilación del cristal de 3,58MHz, necesario para demodular la señal de croma), la cual se inyecta en la base del transistor excitador horizontal (Hdrive), marcado como Q502 en el diagrama que hemos tomado como ejemplo, que corresponde a un aparato Sony (figura 4). Una vez que es amplificada la señal por este transistor, es aplicada al transistor Q591, el amplificador de salida horizontal, para de ahí dirigirse al transformador T501. Ya amplificada la señal de 15.625Hz, los pulsos resultantes en el colector del transistor de salida horizontal se aplican en las bobinas del yugo, se crea así un campo magnético que entra en el cinescopio y produce la deflexión del haz electrónico; así se genera el barrido correspondiente. Generación de tensiones para polarizar algunos circuitos del televisor El colector de transistor de salida horizontal entrega también su señal al primario del transformador fly-back, el cual cuenta con varios secun-

16 Club Saber Electrónica

Figura 3

darios de los que se obtienen diversos voltajes (figura 4): o 200 Vcd que surgen de la terminal 3 y son rectificados por D505 para proporcionar el voltaje de polarización de los circuitos excitadores RGB. o 1000 Vcd (terminal 1) para polarizar la rejilla de aceleración (G2) en el cinescopio (TRC). o 15 Vcd (terminal 8) como voltaje de polarización de los circuitos de deflexión vertical y de los circuitos correctores de efecto almohada (drive pinchushion). o -15 Vcd (terminal 6) para polarizar el circuito integrado de deflexión vertical. o 126 Vcd (terminal 6) como voltaje de muestra para que funcione el módulo PM501, que es el detector de rayos X. o 6,2 Vca para el filamento del cinescopio. o Por la terminal HV (high voltage) se extrae el alto voltaje para polarizar el ánodo del cinescopio. o Por la terminal FV (focus voltage) se extrae el voltaje de enfoque para el cinescopio. o Por la terminal 10 se extrae un voltaje para el circuito ABL y el circuito PM501 que detecta un exceso de corriente por el cinescopio. o Señal HP (terminal 9) para el circuito de enfoque dinámico. El fly-back Como podrá haber notado, el fly-back es un transformador muy complejo que está formado

D Board

R505

+

R536

D502

135v

R517

Club Saber Electrónica 17

Q502 H drive

R526 CN105 200V 2

R518

1

D507 C517 C519 D506

L506

R514

ABL to X-Ray protect PM501 / 9 To C board

13.2V

10

C510

1 H.DY (+) 2 H.DY (+) 3 H.DY (-) 4 H.DY (-)

*Decreases with increasing brightness

C515 C521

C524

To CRT

F FV

C518 R516

R520

5 H2

4

2

C506 + L503 + C511

1000V 1 -0.2v Q591 H OUT R515

C523

To CN702 C Board

*3.5v

101.5v C522

R519

6 H2

3

R330 C525 C547

7

To CN702 C Board T502 HDT

R502

8

15V C501 +

13 CN131 13 CN116

H1

R510 R501

C512

1.2v

5

HV

H drive from y/c jungle IC 301/37

D512

9

5

H pulse to main micon IC101/PIN47 and Y/C Jungle IC301/39

H2

C513

M Board

C553

6

25Vp-p(H)

D508 Horizontal centering and pincushion modulation

CN130 ABL 1 to Y / C Jungle 2 IC301 / 26

1 2 CN116

M Board

Increases with increasing brightness

Probador de Fly-Back, Bobinados y Arrollamientos

C503

HP CN 123 To 5 Dynamyc convergence IC 1501/13

14

T501 FBT

D504

L502

E Board

14

R509

D503

- 15V

Figura 4

To X-Ray Protect PM501 / 14

Proyectos de Instrumental Electrónico

por las siguiente partes: bobinado primario, varios bobinados secundarios, diodos rectificadores internos para el alto voltaje, enfoque y pantalla, si es el caso, resistores divisores para obtener los voltajes de enfoque y pantalla, si es el caso, y núcleo de ferrita. En la figura 5 se muestra el diagrama de un flyback con tan sólo un potenciómetro interno, el cual sirve para obtener el voltaje de enfoque que se aplica al cuello del TRC. Sin embargo, podemos encontrar fly-backs con un segundo potenciómetro divisor de voltaje, del cual se obtiene el voltaje para la rejilla pantalla o screen del cinescopio (vea figura 6).

Figura 5

T501 FBT 6

5

9

4

TO CRT

HV 8

7 F

2

FV

C

3

FALLAS

Y

PRUEBAS

A

REALIZAR

Fallas en los fly-backs Tomando en cuenta que a este transformador le corresponde manejar voltajes muy elevados, la probabilidad de fallas en este elemento es muy alta. Los tipos de averías más comunes se comentan a continuación. Primario abierto Esta falla se detecta simplemente midiendo el voltaje en el colector del transistor de salida horizontal, en cuyo caso hay 0 volt, mientras que por la terminal 2 del fly-back aparece el voltaje proveniente de la fuente conmutada (135V). Cuando esto sucede no hay alto voltaje y, por lo tanto, el filamento del cinescopio no enciende. Secundario abierto Cuando algún secundario se abre, la falla se presenta de acuerdo al bobinado abierto (no habrá alimentación hacia la etapa vertical, no funcionará el circuito ABL, etc.). En la mayoría de los casos, sí estará presente el alto voltaje. Fugas de alta tensión Es importante determinar si existe un arqueamiento en el fly-back cuando el televisor está fun-

18 Club Saber Electrónica

10

1

cionando, ya que si el cuerpo del transformador se ha agrietado, es posible que se escape el alto voltaje. Inclusive se percibe un olor a ozono. Este problema se puede solucionar (si no es muy grave), colocando un poco de líquido aislante de alta calidad.

T4401

Figura 6

HVT

HV

1 Enfoque 2 Screen

3 4 7 8 5 9 6 10

Probador de Fly-Back, Bobinados y Arrollamientos Figura 7 Hv B+ Alimentación Indicador

+Vcc Oscilador 555

Salida de oscilación

Fv

Fly-back en prueba

Resistores divisores abiertos o con falsos contactos Si usted tiene un televisor con desenfoque y, al mover el control que se encuentra en el fly-back observa que la imagen en el cinescopio se define,

pero no del todo, es muy probable que haya un problema en el circuito resistivo del fly-back. También, si hay una imagen inestable y al mover el control de screen en el fly-back la imagen se desestabiliza aun más, es factible que el problema esté en el divisor de screen.

Diodos de rectificación abiertos y cortos entre espiras de los bobinados Estas fallas son muy frecuentes y, en ocasiones, difícilmente localizables, pues se confunden con facilidad con averías de otros circuitos, como sería la fuente de poder o la misma etapa de salida horizontal; por ello le recomendamos que haga lo siguiente:

Tabla 1 Componente Cantidad T1

1

Descripció n Transformador 127/24 volts, 0.5 mA, con tap central

Q1

1

Transistor D-1555 con disipador de calor

R1

1

Resistencia de 15 ohmios a 1/2 watt

R2

1

Resistencia de 8.2 K a 1/2 watt

D1-D3

3

Diodos rectificadores 1N4007

D4

1

Diodo LED

C1

1

Capacitor 1000 Mfd.10V

C2

1

Capacitor 1000 Mfd. 35V

IC1

1

Circuito integrado LM 555

R3

1

Resistencia 10 K 1/2 watt

R4

1

Resistencia 8.2 K 1/2 watt

C3

1

Capacitor cerámico de 0.01 Mfd

C4

1

Capacitor cerámico 0.001 Mfd

R5

1

Resistencia 100 a 1/2 watt

SW1

1

Interruptor "push boton"

*

1

Porta fusible tipo europeo

F1

1

Fusible de 0.5 de amp

*

1

Cable de línea con clavija

*

1

Caja de plástico

*

1

Circuito impreso de 10 X 5

*

1

Multímetro analó gico que mida una corriente de 500 ma

*

5

Bornes tipo hembra banana

3

Conectores tipo macho banana (uno rojo y dos negros)

*

1) Si el fusible de protección se abre, verifique que el transistor de salida horizontal no se encuentre en corto. 2) Verifique que la fuente de alimentación esté funcionando correctamente. 3) Si tiene duda del fly-back, retírelo del circuito impreso y conéctelo al circuito probador, que para tal efecto le recomendamos que construya, según instrucciones que le damos a continuación Estructura del probador de fly-backs El probador de fly-back que le estamos recomendando, está formado por una fuente de alimentación, un oscilador, un transistor y un medidor indicador que puede ser un multímetro analógico. Diagrama en bloques En la figura 7 presentamos el diagrama en bloques del probador; puede notar que la señal del oscilador 555 (que es una oscilación de alta frecuencia que emula la oscilación horizontal) es entregada por la terminal 3 y llega a la base transistor Q1, el cual la amplifica y la aplica a través del indicador al primario del fly-back. La lista de partes se muestra en la tabla 1.

Club Saber Electrónica 19

Proyectos de Instrumental Electrónico T1

D1

SW1

D2

Interruptor push button

C2

R1

Figura 8

+ Multímetro en función de amperímetro

R2 D3

Led indicador

C1

-

D4

Para conectar a tierra la terminal de Fly-back correspondiente

B+ Aqui se conecta el Fly-back en prueba

R3

4

8 100Ω

R4

7 ICI 3 555

C3

2 5 6 1

Salida de oscilación

R5 Q1 C4

Figura 9

20 Club Saber Electrónica

Probador de Fly-Back, Bobinados y Arrollamientos

Diagrama esquemático En la figura 8 presentamos el diagrama del circuito probador y en la figura 9 el diagrama de circuito impreso. Usted puede fabricar fácilmente dicha tarjeta, siguiendo los procedimientos que seguramente ya conoce.

Instrucciones para el armado Instale los componentes en el lugar adecuado del circuito impreso y efectúe las perforaciones adecuadas en el chasis de plástico para colocar el diodo LED indicador, el interruptor, el transformador de poder y los bornes para el medidor de corriente. Realice las conexiones pertinentes (figura 10). Este probador puede funcionar aunque no se tenga el medidor de corriente, en cuyo caso sólo habría que colocar un puente entre los bornes donde va conectado; sin embargo, no se podría medir el rango de consumo de corriente que tendría el fly-back. Prueba de fly-backs Para probar fly-backs, sólo tiene que conectar el primario del transformador en la salida del probador (respetando las conexiones que van al colector y a B+ en el fly-back) y presionar el interruptor push button. Si el dispositivo se encuentra en buen estado, de inmediato se escuchará la oscilación

(inclusive se percibe el característico olor a ozono) y en el medidor se deberá indicar una corriente de 100 a 190mA como máximo; si el valor de corriente es superior a los 200mA, es muy probable que exista un problema en el fly-back. Esta es una prueba muy dinámica para saber si hay alta tensión, pues se comprueba tanto el estado de los diodos que están en la parte interna del fly-back como si existe un corto en el transformador. Inclusive, para verificar la existencia de un alto voltaje adecuado, podría acercar la salida correspondiente a un punto de tierra física (alguna tubería) para observar el arco de corriente. Medición de fugas en el fly-back En caso de que sospeche que el fly-back posee fugas internas, también puede ser verificado por medio de este circuito probador; para ello, simplemente localice la terminal respectiva a tierra y conéctela en el borne correspondiente del probador; en caso de que la corriente que circula a través del primario del transformador aumente por encima de los 200mA, lo más seguro es que la corriente se esté arqueando hacia tierra en el interior del dispositivo. En esas condiciones, prácticamente no habrá más remedio que reemplazar el fly-back por uno nuevo.

Medidas de seguridad Queremos insistirle en que tome algunas medidas de seguridad. Por ejemplo, siemFigura 10 pre trabaje sobre una base de madera seca o algún acrílico; esto le evitará sufrir alguna descarga eléctrica, no sólo al probar un fly-back, sino también cuando repara equipo electrónico. Otra recomendación, es que no toque ninguna de las terminales libres del fly-back mientras realiza la prueba, ya que se expone a recibir una descarga muy desagradable, la cual puede ser muy riesgosa quienes padecen afecciones cardiacas. Fuera de estas recomendaciones básicas, el uso de este circuito es muy seguro y sencillo. ☺

Club Saber Electrónica 21

M O N TA J E En base al proyecto publicado en www.electronicsaustralia.com.au presentamos un diseño a bajo costo, fácil de construir y operado por baterías de un probador de bobinas en corto para transformadores de línea, fly-backs, y otros componentes de alta frecuencia como yugos de deflexión y transformadores SMPS.

PROBADOR ACTIVO DE FLY-BACK, BOBINADOS Y ARROLLAMIENTOS SIN SACARLOS DEL CIRCUITO

Introducción Las pruebas indican que la capacidad de encontrar fallas en fly-backs están cerca de un 80%, lo cual le ahorrará una buena cantidad de tiempo y problemas. Nuestro dispositivo es pequeño, robusto y debe ocupar un lugar en la herramienta de quienquiera que esté involucrado en la reparación de TV receptores, monitores de vídeo y fuentes de poder de PC. Si usted está leyendo esto, entonces hay buenas posibilidades de que sea un técnico reparador de TV y/o monitores de computadoras. ¿Quién no sabe que la sección de horizontal es una de las que mas fallan? Su reparación a veces causa muchos dolores de cabeza, operando a niveles de poder, frecuencia y voltaje altos, muchos componentes de

22 Club Saber Electrónica

esta parte del circuito son altamente presionados y hay fallas comunes pero encontrar su origen puede ser a menudo difícil de localizar. El síntoma mas usual de un circuito de salida horizontal dañado es una seria sobrecarga de corriente continua de la fuente, recayendo en la bobina primaria del transformador de salida de línea o fly-back, debido a un corto. Este problema es casi siempre acompañado de un corto entre colector y emisor en el transistor de salida horizontal. Otros de los pocos componentes que pueden ser causa de una falla mayor, son diodo de recuperación rápida del secundario de bajo voltaje o el diodo Stack, el cual produce la extra alta tensión (cerca de 25kV) para el ánodo del TRC, también es posible que el transistor haya fallado por

Probador Activo de Fly-Back, Bobinados y Arrollamientos Sin Sacarlos del Circuito

viejo o por sobrecalentamiento, debido a inapropiadas soldaduras en sus terminales. Otro posible culpable es una rotura en la aislación de las bobinas del yugo. Sin embargo la falla con la que los técnicos sienten pavor es un bobinado en corto en el fly-back mismo. Desafortunadamente los fly-backs tienden a ser diseñados específicamente para el modelo de TV o Monitor en que son usados, lo cual significa que hay un circulo muy estrecho de posibles reemplazos, en suma a que por su construcción no son físicamente fáciles de reemplazar En corto, un fly-back es un componente fácil de probar por sustitución, pero el técnico de servicio debe tener la certeza de que este está efectivamente defectuoso antes de intentar extraerlo para reemplazarlo. Cómo Identificar el Componente Defectuoso Se ha desarrollado varias técnicas a través de los años para identificar fallas en el bloque de salida horizontal, más aún para probar fly-backs en particular por la frecuente presencia de bobinas en corto. Los componentes en la sección de salida horizontal incluyen: la bobina primaria del fly-back, yugo de deflexión y capacitores de sintonía, los cuales en conjunto forman un circuito resonante de baja perdida (alto factor de mérito Q) especialmente en niveles de baja tensión (bajo voltaje). Se suelen emplear muchas técnicas de prueba,

Figura 1

incluyendo el uso de aparatos como el que describimos en esta sección que están basadas en el hecho de que necesariamente todas las fallas severas en la etapa de salida horizontal incrementan las pérdidas en la bobina primaria del fly-back. Esto significa que el factor de mérito Q baja. Para realizar la prueba construimos un circuito en base al principio denominado de “repiqueteo o ring” porque es fácil de implementar con un circuito sencillo y componentes comunes, produciendo resultados predecibles y porque el circuito no necesita calibración. La prueba del ringing o repiqueteo obtiene su nombre del hecho de que cuando se aplica un pulso rápido a la bobina primaria de un fly-back, la inductancia y capacitancia total del circuito producen una señal resonante amortiguada (ring eléctrico) que tiene una duración de una docena de ciclos antes de que alcance su mas bajo valor. La forma de onda A mostrada en la figura 1 corresponde a la forma de onda en el colector de un transistor de salida horizontal funcionando correctamente (un televisor General Electric modelo TC63L1 en este caso), en respuesta al pulso de este probador. Sin embargo si la pérdida en el circuito de salida horizontal se incrementa, la amplitud de la forma de onda del “ringing” decae mucho más rápidamente. La forma de onda B de la figura 1 muestra la respuesta de un diodo rectificador en corto o un bobinado secundario del fly-back también en corto. Tenga en cuenta que un bobinado en corto u otra falla severa tendrá un efecto similar. Un corto entre colector y emisor del transistor de salida horizontal o un capacitor de sintonía en corto dan como resultado no oscilación de ringing, indicando una falla mayor. Se entiende entonces que, para un chequeo inicial de la etapa de salida horizontal, con este probador primero asegúrese que el TV o monitor esté sin conexión a la red eléctrica, entonces simplemente encienda el probador, conecte el terminal marcado como tierra a tierra y el terminal marcado como "HOT colector" al colector del transis-

Club Saber Electrónica 23

Proyectos de Instrumental Electrónico

tor de salida horizontal. Se deberá encender un diodo LED por cada ciclo del ringing, decayendo la energía cerca de 15% por cada impulso de la señal amortiguada. En general si 4 o más LEDS se encienden, la etapa horizontal está en buen estado. Hablaremos más acerca del uso del probador mas tarde, después de la descripción del circuito. Aunque por el momento es importante mencionar el por qué el probador usa un pulso de prueba de bajo voltaje y es adecuado para probar fly-back en circuito, sin tener que desconectar el yugo u otros componentes. Funcionamiento del Probador A primera vista el circuito puede parecer complejo (figura 2), pero realmente no lo es. Consiste de tres secciones: el generador de pulsos de baja frecuencia, el comparador de amplitud y el visualizador gráfico de barras (LEDS), veamos cada uno de ellos: 1.- Generador de pulso de baja frecuencia: El comparador de voltaje IC1A se utiliza como un oscilador de baja frecuencia, cuya salida está normalmente conectada al polo positivo de la fuente de alimentación por R6 y R7. Debido a que las constantes de tiempo producidas por C2, R4 y R5/D1, en el pin 7 bajan los pulsos al potencial de tierra por cerca de 2 ms cada 100 ms, y es durante esta caída de 2 ms de los pulsos que ocurre cada “ciclo o ring de prueba”. Cuando el pin 7 de IC1 va hacia abajo, Q1 entra en saturación pues su base está con corriente flotante debido a R7, y el voltaje de su colector crece hasta el valor de fuente, lo cual hace que C6 en colaboración con R16 envía un pulso positivo de cerca de 5 µs de duración a los pines del reset de los registros de 4 bits IC2A e IC2B lo cual envía a todas sus salidas a un estado bajo, apagando todos los LEDS en espera de un nuevo ciclo o ring de prueba. Al mismo tiempo, circula una corriente de unos 20mA a través de R8, excitando a D2, llevándolo a un estado de baja impedancia. Entre sus termi-

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Figura 2

Probador Activo de Fly-Back, Bobinados y Arrollamientos Sin Sacarlos del Circuito

nales habrá entonces unos 650mV lo que permitirá el paso de corriente a (a través de D2) vía C3 a los terminales de prueba de nuestro aparatocausando que este circuito resuene a una frecuencia natural debido a la presencia de C3 (el cual funciona como un capacitor resonando cuando está probando un bobinado).

2.- El comparador de amplitud de Ring. La señal producida (amortiguada o de repiqueteo) se acopla por C4 a la entrada inversora del comparador IC1B, la cual polariza con unos +490mV a la unión de R11 y R12. D3 es constantemente polarizado en directa, circulando cerca de 1mA, fluyendo a través de R10, y la tensión de cerca de 600mV del diodo en directa se aplica a la entrada no inversora del IC1B como una tensión de referencia vía R13. R14 produce una pequeña suma de retroalimentación positiva alrededor de IC1B asegurando que las salidas conmuten limpiamente entre sus niveles altos y bajos, el resultado de todo esto es una señal invertida y cuadrada de igual frecuencia de la forma de onda del repiqueteo, apareciendo a la salida de IC1B, hasta que la amplitud del repiqueteo decaiga cerca del 15% del valor inicial. Esta onda cuadrada se conecta estrechamente a las entradas del reloj de los registros formados por IC2A e IC2B. 3.- El visualizador de barras gráficas de LEDS. IC2 consiste de un par de registros idénticos de 4 bits de entrada serie y salida paralelo, conectada en forma de una unidad de 8 bits, con lo cual cada salida excita un LED a través de las resistencias R17 a R24. La entrada de datos en serie de el primer puerto (pin 15) está permanentemente conectada a la alimentación positiva, o lógico 1. CÓMO

SE

HACEN

LAS

MEDICIONES

Durante los primeros 5 µs después del comienzo de un pulso de 2 ms generado por nuestro aparato, ambos registros shifts son reiniciados a cero

en todas sus salidas, como se describió antes. Al mismo tiempo, el pulso positivo inicial aplicado al fly-back excita las salidas de IC1B, conectadas a ambas entradas de reloj del registro shift, a un nivel bajo (lógica 0) a menos que las puntas de prueba sean cortocircuitadas. Si el circuito primario del fly-back está bien, el repiqueteo durante los siguientes milisegundos decrece cerca del 15% en cada ciclo de la señal amortiguada (repiqueteo) lo cual ocasiona un pulso que se aplica a las entradas del registro shift, colocando un “1” lógico en el pin 15 de IC2, que se desplaza por cada pulso recibido. Si el fly-back provoca una señal inducida amortiguada de más de 8 ciclos (generando entonces, 8 repiqueteos), todos los LEDS, permanecerán iluminados. En síntesis, cada LED se ilumina por cada ciclo de Ring inducido en el fly-back, decayendo en cada caso cerca del 15% del valor inicial, y en esta condición permanecerá hasta que inicie el siguiente pulso de 2 milisegundos. Usos y Limitaciones del Probador En respuesta a solicitudes hechas por los autores, varios técnicos entregaron sus opiniones sobre el uso de este medidor, de quienes se puede extraer la siguiente conclusión: Una de las primeras cosas que debe hacer al checar un monitor es conectar el probador entre el colector del transistor de salida horizontal y tierra, si ninguno o muy pocos LEDS encienden, checo el HOT, los diodos damper y los condensadores de sintonía, buscando cortos, usando un multímetro, si están bien, checo por un resistor fusible abierto en el circuito de realimentación de +B hacia el fly-back, y por diodos en corto o en fuga en los secundarios del fly-back, también cheque los condensadores de paso sobre la línea de alimentación de corriente continua al primario del fly-back para descartar pérdidas excesiva (las denominadas ESR). Si esto está bien, entonces pruebe el yugo horizontal desconectando del equipo, normalmente encienden 7 LEDS. Si el yugo está bien, entonces

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Proyectos de Instrumental Electrónico

conecte todo y desconecte el primario del flyback, así como los pines de tierra y cheque el primario, si aún así me sigue marcando bajo, entonces probablemente el fly-back está defectuoso. Muchos fly-back hacen encender los 8 LEDS, pero algunos solo 4 o 5, aún así, esto es perfectamente normal. Así que es prudente confirmar el diagnóstico probando un fly-back idéntico en buen estado, si es posible. Algunas veces un flyback está defectuoso, sin embargo marca bueno con el probador, esto es debido a que las fugas o excesiva extra alta tensión sólo se manifiestan a operación completa. Debido a que este probador usa impulsos de solo 650mV, para minimizar la polarización positiva de los semiconductores, algunos defectos no son reflejados en el conteo final, bajo estas circunstancias mido la resistencia entre el capuchón de Extra Alta tensión y los otros pines del flyback. La resistencia debe ser infinita, en otras condiciones el flyback está defectuoso. Si pasó por todas estas pruebas y todos los síntomas y el conteo es normal en el probador, el diagnóstico puede ser usualmente solo confirmado por sustitución de un fly-back idéntico

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y en perfecto estado, o probando con un transformador igual. Algo que también se hace para probar un flyback, es alimentarlo con un reducido voltaje de +B para proteger el HOT de la extra alta tensión. Para reducir el +B puede emplear dos focos en serie, uno al final del +B y el otro extremo al TAP central de la conexión de +B del fly-back, y el otro a tierra, los puede invertir y con ello, aumentar o

Figura 3

Probador Activo de Fly-Back, Bobinados y Arrollamientos Sin Sacarlos del Circuito

reducir el valor de +B usado en la prueba. Si tiene un equipo con la fuente funcionando correctamente y ha confirmado que no hay corto entre el colector de salida horizontal y tierra, coloque una carga falsa a la salida del +B para ver si la fuente trabaja adecuadamente con el fly-back desconectado. De esta manera descarta que el problema esté en la fuente. El probador de fly-back puede identificar cerca del 80% de los fly-back dañados. Michael Caplan, quien da servicio electrónico en general en Ottawa, ha añadido los valiosos siguientes puntos en relación a los televisores. “Francamente es bonito de usar, con las usuales precauciones de manejo de que el equipo esté apagado y los condensadores descargados. Cuando pruebo un fly-back en circuito pudiera ser necesario desconectar algunos de los terminales del fly-back y/o conectores del yugo que pudieran hacer disminuir la lectura, el probador no ofrece detectar diodos de alta tensión interconstruidos en el fly-back dañado, ni cortos o fugas dependientes del voltaje, pero ningún otro probador pasivo lo hace. Lo he encontrado muy manejable para probar yugos de deflexión en TV, ambos devanados, horizontal y vertical. Un yugo en buen estado enciende al menos cinco LEDS y típicamente encienden los 8. Sin embargo, muchos yugos tie-

Figura 4

nen conectados resistores damping en paralelo, y estos deben ser desconectados temporalmente, de otro modo la lectura será baja, aunque los bobinados se encuentren bien. El probador puede ser usado para checar transformadores de alto Q como los usados en fuentes SMPS, mi experiencia me ha enseñado que no provee una indicación de mas de dos o tres LEDS para transformadores driver en buen estado, puede ser usado para esto, para indicar cortos, ningún LED enciende”. Wayne Scicluna técnico de servicio en Sydney es quien solicitó a los autores el desarrollo de este proyecto y aquí están sus comentarios: “Si usted ya checó buscando lo mas obvio, como condensadores y semiconductores en fuga o en corto y todavía está teniendo una lectura baja en el probador, aquí hay unas trampas mas que eludir, necesita hacer una buena conexión con las puntas de prueba, ya que la resistencia del contacto puede causar una baja lectura. Lo mismo aplica a soldaduras de unión defectuosas en el puerto de salida horizontal especialmente en el fly-back mismo y en el transistor de salida horizontal, de hecho, conectar el probador con caimanes y arquear un poco la tableta de circuito impreso, así como mover los componentes dudosos puede ser una buena manera de encontrar malos puntos de unión en esta área. La conductividad del cuerpo puede causar también una lectura más baja de la normal si usted está tocando las puntas de prueba y su piel está húmeda, bajas lecturas también pueden ser causadas por conectar las puntas de prueba invertidas y por fallas en un triplicador de voltaje externo”. Montaje del Probador El diseño para la placa de circuito impreso se muestra en la figura 3. Antes de soldar cualquier cosa a la placa de circuito impreso, sosténgala en lo alto y con una luz fuerte del otro lado examine el impreso a

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Proyectos de Instrumental Electrónico

fin de encontrar roturas, rebabas o pistas abiertas, especialmente cerca de los pines de los componentes a soldar. Al instalar los componentes, empiece con resistencias y diodos y trabaje de a poco hasta tener los conectores para GND, el transistor de salida horizontal y el interruptor (switch) de alimentación, pero dejando los LEDs fuera de la placa por ahora, tenga especial cuidado en la orientación de los componentes polarizados, incluyendo las bases de los circuitos integrados. Con todo instalado, pero sin los LEDs en la placa, ilumine de nuevo esta y busque para eliminar problemas de puentes en la soldadura. Ahora gire su atención al panel frontal y monte conectores para las fichas banana y el switch de alimentación en sus respectivos agujeros. Coloque espaciadores en las esquinas de la plaqueta utilizando tornillos de 3 mm y suelde terminales largos a los terminales de conexión de los conectores. Entonces, sin soldarlos todavía, colo-

que los LEDS en sus respectivos agujeros de la placa cuidando que queden en su correcta posición de acuerdo al color y que tanto ánodo (terminal largo) como cátodo (terminal corto) queden perfectamente orientados como se muestra en la figura 4. En la figura 5 se muestra una sugerencia para el frente, mismso que puede variar en función del gabinete que Ud. emplee para el montaje. Usando tornillos de cabeza hundida de 3 mm

Figura 5

Figura 6

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Probador Activo de Fly-Back, Bobinados y Arrollamientos Sin Sacarlos del Circuito

una el ensamble frontal a la tarjeta y maniobre los LEDS para que entren en sus respectivos lugares en el frente del diseño; tenga en cuenta que en el diseño se han previsto leds rectangulares pero Ud. puede emplear LEDs redondos de 5 mm para facilitar la perforación del frente. Suelde los LEDS una vez puestos en su lugar y conecte el resto de las terminales de prueba (HOT, GND, etc.) en la terminal adecuada. Coloque las baterías en el portapilas y encienda la unidad, si todo está bien, entonces el LED rojo mas bajo encenderá y si cortocircuitamos las terminales de prueba, este se apagará. En la figura 6 puede observar detalles del mon-

Figura 7

taje final y en la figura 7 se muestra cómo queda la placa dentro del gabinete. Una efectiva manera de probar la unidad es conectar las puntas de prueba al bobinado primario de un fly-back en buen estado, entonces todos los LEDS deberían encender, haga con un cable una vuelta al núcleo de ferrita, simulando una pequeña bobina y cortocircuítela, con esto dos o tres LEDS dejan de encender. Si todo está bien, utilice cinta de doble adhesivo para pegar el portapilas dentro de la unidad en un lugar accesible. Todo lo que queda por hacer es apretar bien los tornillos y tapar la unidad, para colocarla junto a su herramienta. ☺

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M O N TA J E ¿Cómo probar circuitos digitales, tales como contadores del tipo 4017, el 7490 y otros sistemas secuenciales, frecuencímetros y otras aplicaciones? Para el que trabaja frecuentemente con este tipo de circuitos, un simple generador de pruebas digitales puede ser de gran utilidad, pues permite revelar inmediatamente si tales dispositivos funcionan o no.

PUNTA DE PRUEBA PARA CIRCUITOS DIGITALES

Introducción Proponemos un simple oscilador de baja frecuencia cuya salida es compatible con integrados contadores CMOS y TTL. Este circuito inyectará una señal de clock en el integrado bajo prueba, así permitirá una verificación inmediata de sus salidas. La indicación del funcionamiento de cada salida se hace por medio de LEDs que pueden variar de 1 a 10, lo que depende de la voluntad del montador. El probador funciona alimentado por la misma tensión del equipo (integrado) que está siendo probado, lo que facilita bastante su construcción y uso. Se usan pocos componentes y su manejo es extremadamente simple. Lo que tenemos es un oscilador bastante lento con un astable 555 que es alimentado por el propio equipo que se está probando. Funcionamiento del Circuito En la figura 1 tenemos la configuración básica del astable 555. La frecuencia de este oscilador depende de los resistores R1, R2 y el capacitor C según la siguiente expresión:

1,44 f = ––––––––––––––– (R1 + 2R2) C Los resistores R1 y R2 no pueden tener valores menores que 1kΩ ni mayores que 1M, mientras que C1 no puede ser menor que 500pF ni mayor que 1000µF dada la influencia de fugas en este último caso. Operando en una frecuencia alrededor de 1Hz (1 pulso por segundo) podemos inyectar la señal en cualquier contador y monitorear visualmente si ocurre el conteo. Para este fin lo que hacemos es usar un LED en

Figura 1

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Proyectos de Instrumental Electrónico

Figura 2 serie con un resistor, como muestra la figura 2. Para la prueba de integrados TTL, en que la tensión de alimentación es de 5V, el resistor en serie con el LED es de 470Ω típicamente. Para el caso de CMOS, en que la tensión puede variar entre 3 y 15V, el resistor precisaría ser variable. Sin embargo, lo que podemos hacer es elegir un valor tal que En la caja en que va instalado el generador permita una buena visualización en toda la banda existe también un LED que monitorea su funcionasin peligro de sobrecarga para los componentes. miento. Elegimos para este fin un resistor de 1k2. Vea que, Este LED guiñará en la frecuencia de 1Hz aproxisi el integrado probado fuera CMOS, pero alimenmadamente, para indicar que la señal se está tado con tensiones de 3 a 6V, podemos usar la produciendo. Para probar el generador no es preposición de prueba TTL. En la figura 3 tenemos el ciso disponer de algún tipo de contador. Basta diagrama completo del aparato y en la figura 4 conectarlo a una fuente de alimentación de 3 a tenemos una sugerencia de montaje en placa de 15V, seleccionar la llave para indicación de los circuito impreso. LEDs de acuerdo con la tensión y verificar si el LED Vea entonces que los pocos componentes que monitor guiña. se fijan deben ser conectados a los elementos Después, apoyando la pinza verde en la pinza externos por medio de diversos cables. Tenemos entonces un par de cables (rojo y Figura 3 negro) que son usados en la alimentación. En la punta de estos cables usamos pinzas cocodrilo para conectar en la propia fuente del aparato que está siendo probado. El cable para la punta inyectora puede ser de color verde, estará conectado en la entrada de clock del contador a ser probado. Podemos dotarlo de una pinza de encaje para facilitar esta operación. Vea que existen pinzas que se pueden encajar fácilmente en las puntas de prueba, facilitan así su fijación en los circuitos que se están probando (figura 5). Para seguir la señal y verificar si el contador está funcionando usamos una pinza verde (o de otro color). El único control que tenemos en el circuito es la llave S1 que selecciona los LEDs de acuerdo con el tipo de integrado que se está analizando Figura 4 y su tensión de alimentación.

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Punta de Prueba para Circuitos Digitales

Figura 5 azul, el LED indicador debe guiñar acompañando el monitor en frecuencia, pero de modo desfasado. Esto significa que el LED monitor enciende cuando el indicador apaga y viceversa. Hecha la comprobación de funcionamiento, podemos pensar en el uso del generador que es un poco más complicado. Para este fin, tomemos como ejemplo un contador típico con el 4017 y que debería excitar, por ejemplo, un determinado número de salidas pero que no está funcionando (figura 6). Desconectamos entonces su entrada de clock y en ella aplicamos la señal del generador (que se debe alimentar por la misma fuente del contador). Hacemos esto apoyando la punta de prueba verde en el pin de clock que es el número 14. Debemos entonces apoyar la punta de prueba de los LEDs (azul) en los terminales de salida del 4017 que corresponden a los pines 3, 11, 2, 9, 4, 6, 7, 5 y 10 para la versión que cuenta hasta 10. El LED debe guiñar en cada prueba en una frecuencia que corresponde a 1/10 del LED monitor, pues el integrado probado estará dividiendo por 10. Vea entonces que el LED de prueba apagará por un instante cada 10 guiños del LED monitor. Si esto

Figura 6 Lista de Materiales CI-1 - 555 - Circuito integrado LED 1, LED 2 - LEDs rojos comunes P1, P2 - Puntas de prueba J1, J2 - Pinzas caimanes (coco-

no ocurre es porque la salida probada no está en buenas condiciones. El mismo procedimiento es válido para un contador con el 7490, como muestra la figura 7. Sin embargo, las salidas de este integrado son solamente 4 porque el mismo proporciona una señal codificada en binario. Tenemos entonces al mismo tiempo diversas salidas en el nivel HI durante el conteo. La señal de la punta inyectora (verde) debe ser aplicada en el pin 14. La alimentación de 5 volt es tomada del propio aparato que lleva el 7490. En el pin 12 que corresponde a la salida Q1 tenemos entonces la división de la frecuencia de clock por 2. Conectando en este pin la punta de prueba azul, el LED indicador deberá guiñar con la mitad de la frecuencia del LED monitor del generador si el integrado está bueno. En el pin 9 tenemos la salida Q2. En esta salida tenemos la división de la frecuencia por 8, lo que significa que el LED indicador debe guiñar una vez cada 8 guiños del led monitor. Finalmente, en el pin 11 tenemos la salida Q3 que corresponde a la división por 16. Sin embargo, el integrado está programado para resetear en el pulso 10º, lo que significa que, en realidad, el LED indicador guiñará 1 vez cada 10 guiños del monitor conectado en la punta de prueba. Está claro que en todos los circuitos, tanto con el 4017 como con el 7490, puede haber variaciones en que tenemos el reseteado antes del final del conteo. Esto debe ser previsto en las pruebas. También observamos que el LED indicador enciende en el nivel LO Figura 7 de las salidas probadas.

drilo), una negra y una roja R1 - 47kΩ R2 - 22kΩ R3, R5 - 470Ω R4, R6 - 1k5 C1 - 10µF x 16 V - Capacitor electrolítico

S1 - Llave de 2 polos x 2 posiciones Varios: Cables, placa de circuito impreso, caja para montaje, punta de prueba, caimanes, etc.

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M O N TA J E En el presente artículo mostramos una alternativa para la medición de frecuencia de los circuitos electrónicos; el presente circuito se basa en un diseño asíncrono en tecnología TTL, y puede ser adaptado para la medición de frecuencias más o menos elevadas, y también puede utilizarse como tacómetro, si se llevan a cabo las adaptaciones correspondientes.

FRECUENCÍMETRO DIGITAL

Introducción Todo técnico e ingeniero en electrónica sabe que hay señales cuyo comportamiento sigue patrones cíclicos; esto es, toda ella o alguna porción de la misma se repite una y otra vez al cabo de cierto tiempo, que pueden ser segundos, milisegundos o microsegundos. Por lo tanto, es posible medir cuántas veces se repite una señal en determinado lapso. Precisamente, denominamos “frecuencia de una señal electrónica” al número de ciclos o veces que se repite una onda en el transcurso de un segundo y su unidad de medida es el Hertz (en honor al físico alemán del mismo apellido, quien descubrió las ondas electromagnéticas). La medición de la frecuencia es una tarea muy importante en los trabajos de la electrónica, ya sea en el diseño de circuitos o en el servicio técnico; por ejemplo, llega a suceder que un oscilador que ha sido dise-

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ñado para producir un determinado valor de frecuencia de una señal base, después de un tiempo, y debido al desgaste de los componentes, proporciona una señal incorrecta. En tal caso, podemos encontrarnos con síntomas que van desde una pequeña variación en el comportamiento del equipo, hasta bloques enteros que se desactivan o aparatos completamente inoperantes. El valor de frecuencia de un circuito sólo puede determinarse mediante la utilización de un osciloscopio o un frecuencímetro (figura 1), pero ambos instrumentos suelen ser costosos. Justamente, con el propósito Figura 1

Frecuencímetro Digital Figura 2

de brindarle al estudiante y al técnico de servicio una opción económica, pero completamente funcional, es que les presentamos el siguiente circuito, el cual es de fácil construcción y barato. Operación de un circuito contador de frecuencia A fin de señalar a grandes rasgos cómo es la operación de un circuito contador de frecuencia, diremos primeramente que la señal de entrada que se va a medir sirve como señal de reloj a un grupo de contadores que inician su conteo desde cero hasta el valor que puede alcanzar en un segundo de tiempo (el número de pulsos que se suceden durante un segundo es la frecuencia de la señal), el resultado de los conteos se almacena en una memoria temporal y posteriormente es mostrado al usuario. En la figura 2 observamos una señal cuya frecuencia se va a medir, puede ser de cualquier forma (a). Se requiere, entonces, de un proceso de transformación para convertirla en una señal cuadrada (b), con los valores adecuados de voltaje;

luego, esta señal será aplicada a los contadores en la entrada de reloj. Existe también una señal de tiempo base (c); cuando el valor de ésta es de uno, la señal de entrada aumenta libremente la cuenta de los circuitos contadores; es decir, durante el tiempo de señal en alto se toma una muestra de la señal a medir; así, la calidad de la medición depende en gran medida de la exactitud de la señal del tiempo base. En la figura 3 se muestra el diagrama a bloques del circuito del frecuencímetro, el cual está formado por un circuito de base de tiempo que genera la señal exacta de un segundo (con la que se habilita la cuenta de los contadores -HAB-), la señal de reinicio de los contadores (RST, que se hace presente al final de la cuenta de un segundo) y la señal de habilitado para el latch (HAB), con la que se obliga a este último a almacenar el conteo actual de los contadores. El latch es una memoria intermedia que permite almacenar la cuenta al final de cada segundo de muestreo, así como de mostrar el valor a través del display, en tanto el contador inicia una nueva cuenta. También se incluye un circuito de procesamiento de la señal de entrada, el cual se encarga de convertir a ésta en un tren de pulsos cuadrados cuya frecuencia sea la de la señal original, pero con un voltaje apropiado para utilizarse en circuitos TTL.

Circuito de base de tiempo Este circuito debe generar tres señales diferentes: 1) Un pulso de un segundo, necesario para controlar el tiempo en que el contador realiza el muestreo de la señal de entrada. 2) Una señal de un pulso, presente al final de cada conteo para indicarle al latch en qué Figura 3 momento se debe abrir para almacenar el dato. 3) Una señal de reinicio de los contadores, después de que el dato se ha almacenado, para comenzar la nueva cuenta.

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Proyectos de Instrumental Electrónico

Esto se puede lograr mediante el uso de circuitos sincronizados, o por medio del procedimiento que a continuación proponemos y describimos. A partir de una señal base (a la que llamaremos “C”) que dividimos en frecuencia, obtendremos una segunda señal: “B”. Luego, con la mitad de la frecuencia de C se divide en frecuencia la señal B, de tal forma que se obtenga una tercera señal a la que denominaremos “A”, con la mitad del valor de frecuencia de B. El diagrama de tiempo para estas tres señales se indica en la figura 4. Como señal de cuenta (HAB) se emplea el negado de la señal A (/A), para obtener la señal que abra el latch; el conteo se ejecuta cuando las tres señales (A, B y C) están presentes (puestas a 1). Por lo tanto, la fórmula que permite generar esta función es F = ABC. Por último, para generar la señal de reinicio de cuenta, es necesario que A y C estén presentes y que B esté en cero. De ahí que la fórmula que permite generar esta función sea F = A /BC. En la figura 5 se muestra el circuito que realiza las funciones antes descritas. Para generar la señal C, disponemos de un oscilador en el circuito integrado NE555; todas las resistencias indicadas en los diagramas son de 1/4 watt. Con el ajuste de los presets (resistencias ajustables) P1 y P2, se controlan la frecuencia del oscilador y el ciclo de servicio; es decir, el tiempo del ancho del pulso de salida en la terminal 3. El ajuste de estos dos presets tiene que hacerse con ayuda de un osciloscopio, de modo que el valor del ciclo de servicio de la señal /A sea

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exactamente de un segundo, y que el ancho de los pulsos de ABC y A/BC sea lo más pequeño posible. Los flip-flops vienen incluidos dentro del mismo empaque del circuito integrado 74LS73, y están conectados como divisores de frecuencia para generar las señales B y A. En el diagrama mostrado en la figura 5, cada terminal de circuito lógico tiene asignado un número que indica cuál terminal le corresponde en el empaque del circuito integrado; esto facilita la tarea de ensamblado. Finalmente, para generar las señales A, ABC y ABC se utilizan, respectivamente, una compuerta NOT (74LS14) y dos compuertas AND (74LS11). Circuito contador, latch y display El circuito que se muestra en la figura 6 está limitado a cuatro dígitos; o sea, sólo puede medir señales de hasta 9.999 hertz (aproximadamente 10kHz). Sin embargo, puede ampliarse tanto como la frecuencia de corte de los contadores lo permita; para ello, consulte las hojas de datos del fabricante del circuito. Las ampliaciones de dígitos se deberán hacer hacia la parte superior del diagrama. La sección de contadores está conformada por cuatro circuitos 74LS90; se trata de contadores tipo BCD, que van conectados en cascada. Las terminales MR de cada uno de ellos están conectadas en paralelo para formar la línea de reinicio a cero (reset), la cual se activa con la señal A/BC. La entrada de reloj del primer contador (C1) se controla mediante la señal de entrada a

Figura 4

Frecuencímetro Digital Figura 5

medir y mediante la señal de cuenta que viene del circuito de base de tiempo; dado que ambas señales entran a una compuerta AND, la primera de ellas -que sirve como pulsos de reloj- está activa y hace entonces que el contador cuente, siempre y cuando la segunda esté presente. Puesto que la salida Q3 del contador C1 se conecta a la entrada de reloj CPo, cuando C1 llega a 9, C2 pasa de 0 a 1 (mostrando en el display un valor de 10); cuando C1 vuelve a llegar a 9, C2 pasa de 1 a 2 (mostrando entonces un valor de 20). Esta interdependencia sucede también de C2 a C3 y de C3 a C4. El valor que alcanzan los contadores, durante un segundo de cuenta, es almacenado en los latch L1 y L2 (74LS373); estos últimos pueden almacenar, de manera independiente, hasta ocho bits (suficientes para los cuatro contadores, ya que cada uno es de cuatro bits). Las dos terminales de entrada de LE están conectadas a la misma línea, para formar el Latch Enable (línea de activación del latch). Cuando la señal procedente del circuito de base de tiempo para el Latch Enable 1 se hace transparente, permite el paso de la señal a través de aquél. Cuando la señal LE pasa de uno a cero, el valor de los contadores se almacena en L1 y L2; este ciclo se repite después de que los contadores hacen conteo de un segundo. La salida del latch que se encuentra en BCD tiene que descodificarse, para ser mos-

trada en displays de siete segmentos; para el efecto, se deben utilizar decodificadores de BCD a 7 segmentos (74LS47). O sea, hay que adquirir un display de siete segmentos del tipo ánodo común y buscar sus características de asignación de patillas en manuales de reemplazo como los de las series ECG o SK. Circuito de procesamiento de señal de entrada Aunque el circuito para esta etapa podría llegar a ser complejo, nuestro interés es ofrecer una versión muy sencilla con la que se obtengan los mismos resultados. Si, por ejemplo, la señal que se pretende medir está dentro del rango de tensión para circuitos TTL (aproximadamente 2,5 a 5,1 volt), en la señal de entrada deberá colocarse un inversor 74LS14 tipo Schmitt, el cual tiene la característica de convertir una señal ruidosa o de alguna forma diferente (triangular, sinusoidal, etc.) en una señal de tipo cuadrada. La salida de este inversor se aplica directamente en la terminal 1 de la compuerta AND del contador C1. En la figura 7 tenemos una propuesta más completa del circuito de procesamiento de señal; usted puede adaptarla, según lo que requiera, pero para una aplicación sencilla este circuito puede ser omitido. El circuito cuenta con una entrada amplificadora formada por un circuito operacional LM741,

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Proyectos de Instrumental Electrónico

necesaria para aquellas señales que carecen del valor de voltaje adecuado para activar los circuitos TTL, este circuito debe alimentarse mediante un voltaje de polarización bipolar, por lo que en caso de utilizarse deberá contar una fuente de este tipo. Cuenta también con el disparador Schmitt 74LS14,

para dar la forma de onda cuadrada de la señal de entrada; finalmente, un grupo de tres contadores en configuración de divisores de frecuencia permite reducir el valor de frecuencia que será aplicado en la línea de señal de entrada. Estratégicamente se han colocado llaves de camFigura 6

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Generador de Barras con Sincronismo Figura 7

bio, para permitir el control del rango de operación del frecuencímetro. Fuente de alimentación La fuente de alimentación requerida para este circuito no deja de ser importante; se ha elegido una que entrega hasta 1 amper de corriente directa, con un voltaje fijo de 5 volt (figura 8). Todas las terminales marcadas como +5 volt en los diagramas (especificadas como Vcc) deben conectarse en la terminal positiva de la fuente; las marcadas con el símbolo de tierra, se conectan a la terminal negativa de la misma. Para evitar el uso

de una fuente de doble polaridad, el circuito amplificador también se conecta a estos voltajes y envía la terminal marcada como -V hacia GND. Probando el circuito Sólo para verificar el buen comportamiento de este proyecto vamos a realizar una prueba real, midiendo la frecuencia del oscilador de croma de un televisor o videograbadora, el cual, como sabemos, debe funcionar exactamente a 3.579.545Hz (comúnmente identificada como 3.58MHz); para ello, localice en un televisor o videograbadora el punto donde se origina esta señal, conecte la terminal de entrada y seleccione la posición de SEÑAL/1000; si el circuito está funcionando adecuadamente, el display debe mostrar un valor de 3.579 o uno muy similar, que al momento de multiplicarse por 1.000 dará como resulFigura 8 tado 3.58MHz. ☺

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M O N TA J E Damos a continuación, el circuito completo y la lista de materiales del frecuencímetro presentado en la edición anterior. Además se expone el circuito de un frecuencímetro con PIC que puede medir frecuencias desde algunos Hz hasta 99,999MHz

FRECUENCÍMETRO DISCRETO Y FRECUENCÍMETRO CON PIC

Frecuencímetro Discreto El frecuencímetro de la figura 1 fue descrito en la edición anterior de Saber Electrónica y aquí presentamos el circuito completo, las placas de impreso y la lista de materiales. El instrumento posee una etapa conformadora de entrada, que es la que adapta el mundo analógico al universo digital. Se emplea un amplificador de señal acoplado a un Trigger de Schmitt, que es un circuito que empareja y regulariza las ondas para poder ingresarlas al contador digital. Luego de tener la señal en condiciones para ingresar al contador digital la hacemos pasar por Figura 1

40 Club Saber Electrónica

una llave electrónica controlada por un reloj, que se abre a intervalos regulares, en este caso cada 1 segundo. Se intercala entre el contador digital y la presentación (los display de 7 segmentos) otra llave electrónica que se abre, dejando pasar los datos, cuando está alto el pulso de latch. Para poder observar la frecuencia que mide el contador digital tenemos que adaptarla a nuestros parámetros de lectura, esto es: los números del cero al nueve, esto se consigue en la etapa decodificadora que presenta la información en un juego de displays de 7 segmentos. El contador puede construirse en grupos de a dos, es decir, podemos contar de 00 a 99, de 0000

Frecuencímetro Discreto

a 9999 o de 000000 a 999999 (en nuestro prototipo pensamos en un frecuencímetro de cuatro dígitos pero sólo se muestra el impreso para dos). Para esto

la placa contadora tiene una conexión que se repite a cada costado, permitiéndonos conectar hasta tres o cuatro contadores “en cascada”. Figura 2

Club Saber Electrónica 41

Proyectos de Instrumental Electrónico Lista de Materiales 4 Displays de 7 segmentos cátodo común 4 Integrados CD4511 3 Integrados CD4518 1 Integrado CD 4018 1 Integrado 74LS132 1 Integrado 74LS90 1 Integrado CD4093 1 Integrado CD4011 1 Integrado CD 4040

1 Cristal de 3,579545MHz 2 Transistores BF199 2 Transistores BC548 5 Diodos 1N4148 1 Integrado regulador 7805 6 Capacitores electrolíticos de 10µF x 16V 5 Capacitores cerámicos de .1µF 1 Capacitor cerámico de 10pF 1 Resistencia de 220Ω x 1/4 watt 1 Resistencia de 470Ω x 1/4 watt 28 Resistencia de 1kΩ x 1/4 watt

Recuerde que, si Ud. desea más detalles sobre el funcionamiento y el armado de este frecuencímetro puede recurrir a la edición anterior de Saber Electrónica. En la figura 2 se muestran las placas de circuito impreso. Frecuencímetro con PIC Les presento en la figura 3 un frecuencímetro que he bajado de Internet y le he realizado un par de modificaciones que hacen que funcione correctamente. Según el archivo, el autor es Donald Trepss, pero en el programa aparece como autor Terry J. Weeder, con fecha 18 de noviembre de 1993 (www.weedtech.com). El display es de uso general de 1 línea y 16 caracteres, pudiendo emplearse cualquiera de estas características que se consiga en las casas de venta de componentes electrónicos. Figura 3

42 Club Saber Electrónica

2 Resistencia de 1k8 x 1/4 watt 2 Resistencia de 2700Ω x 1/4 watt 1 Resistencia de 4700Ω x 1/4 watt 1 Resistencia de 10kΩ x 1/4 watt 1 Resistencia de 100kΩ x 1/4 watt 1 Resistencia de 1MΩ x 1/4 watt

Varios Placa de circuito impreso, zócalos para los integrados, conectores de entrada, cables de conexión, etc.

El circuito es muy fácil de armar, y el programa no tiene problemas para su ensamblado. El prototipo está realizado sobre una placa de circuito impreso tipo universal por lo cual queda para el lector el diseño, si es que desea montarlo sobre una placa específica. El frecuencímetro permite medir en forma automática señales de frecuencia desde algunos HZ hasta 99MHz, sin necesidad de tener que realizar ninguna conmutación. En el display aparece la unidad de medida (Hz, kHz y MHz) incluso aparece la indicación “OVERFLOW” cuando el instrumento está fuera de escala. Se alimenta con una fuente que debe entregar dos tensiones reguladas, una de 9V y otra de 5V y sólo requiere un ajuste, en este caso el preset de 500 ohm que se encuentra en la base del transistor 2N4403. Debe mover el resistor variable hasta obtener 5V en dicho punto (marcado con X en la figura 3).

Frecuencímetro con PIC

Como compuertas emplee un CD4001 con las entradas unidas, aunque debo reconocer que el original menciona un integrado TTL 7400 (el CI de cuatro compuertas NAND puede ser un 7400). Cabe aclarar que no he obtenido buenos resultados para frecuencias mayores a los 9,9MHz, ya que, por ejemplo una frecuencia de 27MHz me la muestra como una de 2,7MHz y aún estoy investigando las causas.

se están realizando modificaciones para que el frecuencímetro opere a frecuencias mayores. El mayor inconveniente se encuentra en los componentes de entrada para realizar la división de frecuencias requerida para dichos casos. Si desea obtener el programa .asm y la descripción completa del frecuencímetro puede recurrir a nuestra web:

Nota de Redacción: Al momento de publicar esta nota, el prototipo funciona sin inconvenientes y

Para obtener la información diríjase al ícono PASSWORD e ingrese la clave dato185. ☺

Programa asm ind rtcc pc status fsr port_a port_b port_c c dc z pd to MSB LSB cnt rs rw e o

list equ equ equ equ equ equ equ equ equ equ equ equ equ equ equ equ equ equ equ equ

P=16F84 0h 1h 2h 3h 4h 5h 6h 7h 0h 1h 2h 3h 4h 7h 0h 2h 2h 1h 0h 7h

count1 count2 in_reg addcnt gate cnt1 cnt2 cnt3 calc1 calc2 calc3 sum1 sum2 sum3 rtcc2

equ equ equ equ equ equ equ equ equ equ equ equ equ equ equ

2ch 2dh 2eh 2fh 0Ch 0Dh 0Eh 0Fh 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h

org goto

0 start

movlw movwf movlw movwf decfsz goto decfsz goto retlw movwf movlw tris bsf bcf

0x05 count1 0xA5 count2 count2,f d2 count1,f d1 0x00 port_b b'00000000' port_b port_a,rs port_a,rw

int_del d1 d2

lcd_out

out1

out2 inst

inst1

inst2 shift

sub

bsf bcf movlw tris bcf bsf bsf movf movwf bsf bcf bsf btfss goto bcf goto bcf goto movwf movlw tris bcf bcf bsf bcf movlw tris bsf bsf btfss goto bcf goto bcf retlw btfss retlw btfss retlw btfss retlw btfss retlw movlw addwf bsf movf goto bcf movf subwf btfsc goto movlw subwf btfsc goto subwf btfss

port_a,e port_a,e b'11111111' port_b port_a,rs port_a,rw port_a,e port_b,w addcnt addcnt,7 port_a,e port_a,e port_b,7 out2 port_a,e out1 port_a,e shift port_b b'00000000' port_b port_a,rs port_a,rw port_a,e port_a,e b'11111111' port_b port_a,rw port_a,e port_b,7 inst2 port_a,e inst1 port_a,e 0x00 addcnt,0 0x00 addcnt,1 0x00 addcnt,2 0x00 addcnt,3 0x00 0x39 addcnt,f addcnt,7 addcnt,w inst status,o calc1,w cnt1,f status,c sb1 0x01 cnt2,f status,c sb1 cnt3,f status,c

www.webelectronica.com.mx

sb1

sb2

add

ad1

cnvt

cnvt0

cnvt1

cnvt2

bsf movf subwf btfsc goto movlw subwf btfss bsf movf subwf btfss bsf retlw movf addwf btfss goto incfsz goto incf movf addwf btfsc incf movf addwf retlw movlw movwf movlw movwf movlw movwf incf decfsz goto movlw movwf movlw movwf movlw movwf call incf movlw xorwf btfsc goto btfss goto call movlw movwf movlw movwf movlw movwf call

status,o calc2,w cnt2,f status,c sb2 0x01 cnt3,f status,c status,o calc3,w cnt3,f status,c status,o 0x00 calc1,w cnt1,f status,c ad1 cnt2,f ad1 cnt3,f calc2,w cnt2,f status,c cnt3,f calc3,w cnt3,f 0x00 0x07 count1 0x19 fsr 0x2F ind fsr,f count1,f cnvt0 0x0F calc3 0x42 calc2 0x40 calc1 sub 19,f 0x3A 19,w status,z overflow status,o cnvt1 add 0x01 calc3 0x86 calc2 0xA0 calc1 sub

cnvt3

cnvt4

cnvt5

cnvt6

count

fr4

incf btfss goto call clrf movlw movwf movlw movwf call incf btfss goto call movlw movwf movlw movwf call incf btfss goto call clrf movlw movwf call incf btfss goto call movlw movwf call incf btfss goto call movf addwf incf retlw movlw option movlw tris bcf bcf clrf clrf clrf bsf bcf movf movwf bsf movlw movwf goto

1A,f status,o cnvt2 add calc3 0x27 calc2 0x10 calc1 sub 1B,f status,o cnvt3 add 0x03 calc2 0xE8 calc1 sub 1C,f status,o cnvt4 add calc2 0x64 calc1 sub 1D,f status,o cnvt5 add 0x0A calc1 sub 1E,f status,o cnvt6 add cnt1,w 1F,f 1F,f 0x00 b'00110111' b'00010000' port_a port_a,3 port_a,2 cnt3 rtcc rtcc2 port_a,2 port_a,2 gate,w count1 port_a,3 0xFA count2 fr6

Club Saber Electrónica 43

Proyectos de Instrumental Electrónico Continuación fr5

fr6

fr7 fr8

fr9 fr10

start

mhz

nop nop nop nop nop nop movf subwf btfss goto nop goto btfsc incf movwf nop nop nop decfsz goto decfsz goto bcf movf movwf subwf btfss goto btfss incf clrf decf bsf bcf movf xorwf btfsc goto retlw clrf movlw tris clrf movlw tris call call call movlw movwf bsf call bcf bsf call bcf bsf call bcf movlw call movlw call movlw call movlw call movlw movwf call call movlw xorwf btfss goto movlw xorwf btfsc

mhz2 rtcc,w rtcc2,f status,z fr7 fr8 status,c cnt3,f rtcc2

count2,f fr5 count1,f fr4 port_a,3 rtcc,w cnt2 rtcc2,f status,c fr9 status,z cnt3,f cnt1 cnt1,f port_a,2 port_a,2 rtcc,w cnt2,w status,z fr10 0x00 port_a b'00010000' port_a port_b b'00000000' port_b int_del int_del int_del 0x38 port_b port_a,e int_del port_a,e port_a,e int_del port_a,e port_a,e int_del port_a,e 0x38 inst b'00001100' inst b'00000001' inst b'00000110' inst 0x14 gate count cnvt 0x30 19,w status,z mhz1 0x30 1A,w status,z

mhz3

mhz4

mhz5

khz

khz1

khz2

khz3

44 Club Saber Electrónica

goto movlw call movlw movwf movlw movwf movlw xorwf btfss goto movlw call incf decfsz goto goto movf call incf decfsz goto movlw call movlw movwf movf call incf decfsz goto movlw call movlw call movlw call movlw call movlw call movlw call goto movlw movwf call call movlw xorwf btfss goto movlw subwf btfsc goto movlw xorwf btfss goto movlw xorwf btfsc goto movlw call movlw movwf movlw movwf movlw xorwf btfss goto movlw call incf decfsz goto goto movf call

khz1 0x82 inst 0x02 count1 0x19 fsr 0x30 ind,w status,z mhz3 0x20 lcd_out fsr,f count1,f mhz2 mhz4 ind,w lcd_out fsr,f count1,f mhz3 0x2E lcd_out 0x05 count1 ind,w lcd_out fsr,f count1,f mhz5 0x20 lcd_out 0x4D lcd_out 0x48 lcd_out 0x7A lcd_out 0x20 lcd_out 0x20 lcd_out mhz 0x14 gate count cnvt 0x30 19,w status,z mhz1 0x32 1A,w status,c mhz1 0x30 1A,w status,z khz1 0x30 1B,w status,z xkhz 0x82 inst 0x05 count1 0x19 fsr 0x30 ind,w status,z khz3 0x20 lcd_out fsr,f count1,f khz2 khz4 ind,w lcd_out

khz4

xkhz

xkhz1

xkhz2

xkhz3

xkhz4

incf decfsz goto movlw call movf call incf movf call movlw call movlw call movlw call movlw call movlw call movlw call goto movlw movwf call call movlw xorwf btfss goto movlw subwf btfsc goto movlw xorwf btfss goto movlw xorwf btfsc goto movlw call movlw movwf movlw movwf movlw xorwf btfss goto movlw call incf decfsz goto goto movf call incf decfsz goto movlw call movf call incf movf call incf movf call movlw call movlw call movlw call movlw call

fsr,f count1,f khz3 0x2E lcd_out ind,w lcd_out fsr,f ind,w lcd_out 0x20 lcd_out 0x4B lcd_out 0x48 lcd_out 0x7A lcd_out 0x20 lcd_out 0x20 lcd_out khz 0xC8 gate count cnvt 0x30 19,w status,z khz 0x32 1A,w status,c khz 0x30 1A,w status,z xkhz1 0x30 1B,w status,z hz0 0x82 inst 0x04 count1 0x19 fsr 0x30 ind,w status,z xkhz3 0x20 lcd_out fsr,f count1,f xkhz2 xkhz4 ind,w lcd_out fsr,f count1,f xkhz3 0x2E lcd_out ind,w lcd_out fsr,f ind,w lcd_out fsr,f ind,w lcd_out 0x20 lcd_out 0x4B lcd_out 0x48 lcd_out 0x7A lcd_out

hz

hz0

hz1

hz2

hz3

overflow

movlw call movlw call goto movlw movwf call call movlw xorwf btfss goto movlw xorwf btfss goto movlw subwf btfsc goto movlw call movlw movwf movlw movwf movlw xorwf btfss goto movlw call incf decfsz goto goto movf call incf decfsz goto movlw call movlw call movlw call movlw call movlw call movlw call movlw call goto

0x20 lcd_out 0x20 lcd_out xkhz 0xC8 gate count cnvt 0x30 19,w status,z xkhz1 0x30 1A,w status,z xkhz1 0x32 1B,w status,c xkhz1 0x82 inst 0x07 count1 0x19 fsr 0x30 ind,w status,z hz2 0x20 lcd_out fsr,f count1,f hz1 hz3 ind,w lcd_out fsr,f count1,f hz2 0x20 lcd_out 0x48 lcd_out 0x7A lcd_out 0x20 lcd_out 0x20 lcd_out 0x20 lcd_out 0x20 lcd_out hz

movlw call movlw call movlw call movlw call movlw call movlw call movlw call movlw call movlw call movlw call movlw call goto end

0x01 inst 0x84 inst 0x4F lcd_out 0x76 lcd_out 0x65 lcd_out 0x72 lcd_out 0x66 lcd_out 0x6C lcd_out 0x6F lcd_out 0x77 lcd_out 0x02 inst mhz

M O N TA J E En el análisis de un reproductor de CDs, resalta la importancia del lector óptico en la estructura del reproductor de discos compactos. También desde el punto de vista del servicio este componente es fundamental, ya que suele ser el más costoso de los que emplea este aparato; al mismo tiempo es una de las piezas que más problemas presenta, con fallas que van desde sistemas en los que sólo algunos discos no se reproducen hasta equipos totalmente inoperantes.

PROBADOR DE POTENCIA LÁSER

Introducción ¿No existe un método para medir directamente la potencia de la luz emitida por el diodo láser? Sí existe, es un aparato que permite medir directamente la potencia del haz láser generado (figura 1) pero dicho instrumento resulta extremadamente difícil de conseguir, y además es muy costoso (más de USD $300). Si está a su alcance, adquiéralo; pero considerando que por ese precio casi podemos comprar, por ejemplo, un osciloscopio básico Figura 1

para el taller, es lógico que pocos se animen a hacerlo. Circuito medidor de la potencia del haz láser Por tal motivo, recomendamos un pequeño circuito que cumple la misma función de ese instrumento (figura 2). Si lo sabe utilizar adecuadamente, le permitirá hacer una medición muy precisa de la potencia generada por el diodo láser, con auxilio de un elemento que no puede faltar en ningún Figura 2

Club Saber Electrónica 45

Proyectos de Instrumental Electrónico

centro de servicio electrónico: el multímetro digital; éste no es, sin embargo, indispensable, pues también basta con uno de tipo analógico capaz de medir corrientes del orden de los 10mA y que usted domine perfectamente la lectura de sus escalas; pero siempre tenga en cuenta que debido a la proliferación de los instrumentos digitales, a su bajo margen de error y a su alta precisión, resulta más conveniente el uso de un multímetro digital.

Cantidad

Elemento

Descripció n

LDR1

Foto-resistencia de 2 Mohms

R1

Resistencia de 120 Kohms, 1/2 W

RV1

Potenció metro tipo preset de 22 Kohms miniatura

R2

Resistencia de 27 Kohms, 1/2 W

R3

Resistencia de 560 ohms, 1/2 W

D1

Diodo LED

Q1

Transistor 2N3904

-

Conector para pila de 9V cuadrada

1

-

Placa de circuito impreso universal para conexiones

-

-

Tramos de cable para conexiones diversas

-

Tramo de tubo termo-fit

-

Pila alcalina de 9V

1

1

1 1

1

1

1

1

Diagrama del circuito 1 En la figura 3 se aprecia el diagrama esquemático del circuito que nos permitirá medir la potencia real de emisión del diodo láser en un momento determinado. Observe que se trata tan sólo de un transistor rodeado de algunas resistencias, y de una fotoresistencia que hará las veces de captador de la luz emitida por la lente de enfoque. Ahora veamos cuáles son los componentes que se requieren (Tabla 1) El principio de operación de este circuito es en realidad muy senR1 cillo. Puede ver que el transistor Q1 se halla en RV1 una configura9V ción en la que, dependiendo de LDR1 la cantidad de corriente que lleR2 gue a su base a través del divisor formado por la 1

46 Club Saber Electrónica

Tabla 1 - Lista de materiales. suma de R1, RV1 y LDR1 y la resistencia R2, hará que una corriente proporcional circule por R3, D1 y el multímetro en su modalidad de medidor de corriente (en la escala de 10mA). Ahora bien, es normal que cuando la foto-resistencia LDR1 se encuentre completamente a oscuras, tenga una

10 mA R3 D1

+

Q1

Figura 3

Probador de Potencia Láser

ajena a la que proviene del lector resistencia de 2MΩ; esto significa óptico. Será suficiente, entonces, que la corriente que llega a la base con poner a funcionar el reproductor del transistor es extremadamente de discos compactos, y “engañarlo” pequeña (casi despreciable). En para que se coloque en modo focus consecuencia, la corriente que cirsearch -o búsqueda de enfoque, cule por R3 y por el medidor de Figura 4 como ya dijimos en otro capítulo- y corriente será tan pequeña que la cuando esto suceda, sólo habrá que escala casi no se moverá. colocar la campana con el fotoCuando a la foto-resistencia llega detector justo frente a la lente de enfoque, para una cierta cantidad de luz, su resistencia interna disque tengamos en nuestro multímetro una lectura minuye; esto indica que más corriente llegará a la de corriente. base de Q1, y que por lo tanto la corriente medida en su colector comenzará a subir; a su vez, esto Otras consideraciones implica que cuando la corriente sea lo suficientePruebas realizadas en diversas marcas y modelos mente alta, el LED se encenderá y el multímetro de reproductores de CDs, han demostrado que presentará un valor susceptible de ser medido. O sea que dependiendo de la intensidad luminosa casi todos los fabricantes utilizan una potencia de que llegue a LDR1, el valor de medición leído en el lectura estándar; con ésta, el medidor marca colector de Q1 subirá o bajará. 6,8mA cuando RV1 se encuentra perfectamente Si ahora ajustamos el valor de RV1, de modo que calibrado (usted mismo puede hacer la prueba, utial medirlo junto con R1 la resistencia combinada lizando un reproductor de CD nuevo). Ello implica sea de aproximadamente 133.3kΩ, lograremos que cuando ajuste la corriente de excitación del que este pequeño circuito quede calibrado para diodo láser, en vez de medir indirectamente la utilizarse en la medición de la potencia de láser en corriente (como se recomienda en el capítulo 3), un lector óptico. Para hacer esta medición se recosólo tendrá que colocar el circuito que acaba de mienda colocar un tramo de termofit alrededor de armarse y ajustar el preset del OPU hasta que en el LDR1 (figura 4), de modo que se forme una especie amperímetro se marque una corriente de entre 6,5 de campana que bloquee el paso de toda luz y 7mA; lo ideal es que marque exactamente 6,8mA, pero el rango indicado garantiza una buena Figura 5 6.8 reproducción (figura 5). 10 mA

+ Circuito probador -

Ajustar el preset hasta obtener una medición cercana a 6.8 mA OPU (En modo focus search)

Conclusiones Como ha podido ver, el ensamblado de este circuito es una tarea muy sencilla y de bajo costo; con él, usted tiene a mano un valioso auxiliar para la reparación de reproductores de discos compactos; además, si usted cortocircuita las terminales a las que se conecta el multímetro, este

Club Saber Electrónica 47

Proyectos de Instrumental Electrónico

circuito puede servirle tamFigura 6 bién para comprobar la emisión luminosa de los controles remotos infrarrojos, los cuales a veces son un poco difíciles de probar (figura 6). Le recomendamos que no emplee baterías normales de carbónzinc para alimentar este circuito, ya que hemos descubierto que el voltaje de las mismas es poco estable. Aunque cuesta un poco más, es preferible utilizar una pila del tipo alcalina; ésta ofrece mucho tiempo de vida, y un voltaje sumamente estable durante toda la operación. Como acaba de darse cuenta, sólo se necesita un poco de ingenio y de trabajo manual para no tener que comprar el costoso instrumento de medición al que ya hicimos referen-

48 Club Saber Electrónica

Circuito probador Cortocircuitar

El LED se enciende cuando el remoto si emite.

cia. De esta manera, cada centro de servicio contará con una forma fácil y rápida de determinar si un lector óptico está funcionando adecuadamente en su etapa de emisión láser. Construya ahora mismo este proyecto, y verá qué pronto le encuentra múltiples aplicaciones. ☺

M O N TA J E En este artículo se propone que el lector monte una sencilla punta que permite “calibrar” las señales de enfoque y de tracking para obtener un perfecto seguimiento del surco de un disco por parte de un pick-up.

MEDIDOR DE TRACKING Y ENFOQUE Introducción Una de las tareas que más se le complica al técnico en electrónica cuando da servicio a reproductores de CDs, son los famosos ajustes de servomecanismos. Según los fabricantes, se requiere para ello de instrumental especializado; específicamente, un osciloscopio, un frecuencímetro y hasta un analizador de espectros (un equipo de medición parecido al osciloscopio, pero que muestra el comportamiento de un circuito en el dominio de la frecuencia; cuesta alrededor de 900 dólares americanos). Obviamente que no todos los talleres de servicio cuentan con instrumental tan sofisticado, y no son raros los casos en que el técnico sólo dispone de un multímetro para realizar todas sus labores de medición y prueba. Puesto que desafortunadamente ésta es una realidad, deben buscarse alternativas para subsanarla en lo posible. Con base en tal apreciación, en este capítulo explicaremos cómo pueden efectuarse los ajustes de servomecanismo en reproductores de CDs; veremos el método tradicional recomendado por los fabricantes, y un método alternativo que hemos

desarrollado gracias a múltiples mediciones y pruebas en distintas marcas de reproductores de CDs (las cuales han comprobado su efectividad en la enorme mayoría de los casos). Identificación de ajustes Antes de especificar cómo se llevan a cabo los distintos ajustes de servo-mecanismos, es conveniente que el técnico en electrónica conozca -o repase- todo aquello con lo que se enfrentará durante el servicio a un reproductor de CDs típico. Aunque en el capítulo cinco ya vimos algo sobre las generaciones de estos equipos, hay otros aspectos por mencionar; por ejemplo, actualmente el mercado ofrece tres tipos básicos de ellos: a) Segunda generación. Son aquellos aparatos que aún incluyen alrededor de 4 a 6 potenciómetros, lo cual complica notablemente la ejecución de los ajustes. Estos potenciómetros son: o Polarización de enfoque (Focus Bias o FB) o Ganancia de enfoque (Focus Gain o FG) o Ganancia de seguimiento (Tracking Gain o TG)

Club Saber Electrónica 49

Proyectos de Instrumental Electrónico

o Desviación de seguimiento (Tracking Offset o TO) o Balance de seguimiento (E-F Balance o EF BAL) o PLL o VCO Aunque todo indica que este tipo de aparatos ya tendría que haber desaparecido, se siguen produciendo debido a que resultan ideales para ajustar ciertos factores críticos en reproductores de tipo portátil; así que es común encontrarlos en aparatos tipo DiscMan o radiograbadoras con reproductor de discos compactos. b) Tercera generación. La mayoría de los aparatos que se fabrican en la actualidad son de este tipo; sobre todo los modelos de mesa, los reproductores de CDs incluidos en los minicomponentes de audio, etc. Se identifican fácilmente porque en la placa de circuitos sólo encontramos 2 potenciómetros: o Ganancia de enfoque (Focus Gain o FG) o Ganancia de seguimiento (Tracking Gain o TG) Esto reduce mucho el campo de acción, debido a que algunos ajustes se han incorporado al recuperador óptico.

c) Cuarta generación. Son los de más reciente fabricación, y en ellos apenas encontramos un potenciómetro o incluso ninguno. Entre los aparatos que tienen potenciómetro, el ajuste puede variar de modelo en modelo; pero generalmente se trata del ajuste de ganancia de enfoque. Y como cabe suponer, la labor del técnico en electrónica se reduce considerablemente; no obstante, la mayoría de las veces que estos equipos muestran fallas aparentemente relacionadas con los servomecanismos, la solución se obtiene con alguno de los métodos de rescate del recuperador óptico descritos en el capítulo tres. Por lógica, el procedimiento de ajuste de servomecanismos en reproductores de CDs varía ligeramente de generación en generación. Sin

50 Club Saber Electrónica

embargo, los métodos que describiremos a continuación sirven para todos ellos. Ajustes con el instrumental recomendado Una vez identificados los ajustes por hacer, es necesario determinar la posición de los potenciómetros de servomecanismo. Si éstos se encuentran fuera de su posición correcta, hay que manipularlos para que el aparato vuelva a operar normalmente; para esta tarea, los fabricantes recomiendan contar con un multímetro digital, un osciloscopio, un frecuencímetro y, por supuesto, el manual de servicio del aparato en cuestión -para localizar fácilmente los puntos de prueba correspondientes a Focus OK (FOK), RF, Focus Error (FE) y Tracking Error (TE), porque con las señales que extraigamos de éstos se podrán realizar de manera correcta los ajustes. Sólo como referencia, basaremos nuestra explicación en una marca y modelo específico de reproductor de CDs; con fines didácticos hemos optado por el equipo de sonido Samsung modelo MAX-630, que posee un reproductor tipo carrusel de 3 discos (figura 1). En la figura 2 vea un diagrama de la placa de circuito impreso donde encontramos todos los ajustes de la sección de CD, así como la indicación de los puntos de prueba utilizados. DISC CHANGE

MINI COMPONENT SYSTEM MAX-630

OPEN/CLOSE

DISC DIRECT PLAY

DISC 1

DISC 2

DISC 3

1

2

3 COMPACT

3 DISC

DIGITAL DATA

VOLUME

MULTI JOG

MONO/ST

ENTER

CLEAR

TUNING

MODEMEMORY TIMER/CLOCK

UP

DOWN

BAND POWER

PROGRAM

ON/STANDBY

SLEEP

TUNER

C D

TAPE

AUX

SBS

SRS PRESET EO

A/ OFF

PHONES

CD

DISC REVERCE FORWARD DOLBY NR

TAPE STOP

HIGH

DUBBING NORMAL

TAPE REPEAT

R

USER EO

COUNTER RESET DECK 1/2

PUSH EJEC

PUSH EJEC DECK 2 PLAY BACK

DECK 1 PLAY BACK

AUTO REVERSE

AUTO REVERSE

DOLBY B NR

MULTI JOG CONTROL SUPER SENSITIVE TINER SRS (•) 30 SOUND SYSTEM

Figura 1

Medidor de Tracking y Enfoque Figura 2

Revisiones a realizar a) Ajuste de polarización de enfoque (focus bias) 1. Encienda el equipo en modo CD, y déjelo en modo STOP (encendido pero sin disco, o con disco adentro pero sin reproducir). 2. Coloque la escala vertical del osciloscopio en 100mV/div de DC; conecte la punta de prueba del instrumento a la referencia GND que posee el osciloscopio; fije la posición del nivel GND en la pantalla. 3. Ahora conecte la referencia GND al punto VR de la placa de circuito impreso, y la punta de prueba al punto TP1. En ese instante, es probable que la línea en el osciloscopio sufra algún desplazamiento hacia arriba o hacia abajo; si es así, mueva NVR1701 hasta que la línea regrese a la posición fijada como 0V. b) Ajuste de ganancia de tracking o seguimiento 1. Introduzca un disco y póngalo en modo PLAY.

2. Conecte la punta de prueba del osciloscopio al punto TP2, y la referencia de tierra a VR. 3. Para ajustar NVR1704, tome como punto de apoyo los oscilogramas que se especifican en la figura 3. c) Ajuste de ganancia de enfoque en modo PLAY 1. Reproduzca un CD. 2. Conecte la punta de GND al punto VR, y la punta de prueba a TP1. 3. Ajuste con NVR1703, como se muestra en los oscilogramas de la figura 4. d) Ajuste de balance E/F en modo PLAY 1. Coloque la escala vertical del osciloscopio en 0,5V/div y la horizontal en 2ms/div. 2. Compruebe que la referencia del valor de 0V no se ha movido (ajuste con la perilla de posición vertical, en caso de ser necesario). Conecte la terminal GND a VR, y la punta de prueba a TP2.

Club Saber Electrónica 51

Proyectos de Instrumental Electrónico Baja frecuencia

Frecuencia normal

Alta frecuencia

•••0V

•••0V

VOLT/DIV : 0.2V TIME/DIV : 2mS

VOLT/DIV : 0.2V TIME/DIV : 2mS

VOLT/DIV : 0.2V TIME/DIV : 2mS

Figura 3

Alta frecuencia

Baja frecuencia

Frecuencia normal

•••0V

•••250mV

•••100mV

•••100mV •••0V

•••0V •••0V

VOLT/DIV : 0.1V TIME/DIV : 2mS

VOLT/DIV : 0.1V TIME/DIV : 2mS

3. Coloque y ponga en PLAY un CD. 4. Gire NVR1704 en sentido contrario a las manecillas del reloj, hasta que alcance su valor mínimo. 5. Ahora mueva NVR1702 hasta que la forma de onda en el osciloscopio quede exactamente en el centro de la pantalla (porciones iguales por encima y por debajo del punto de referencia de 0V, figura 5). Una vez obtenido esto, vuelva a mover NVR1704 hasta que el sonido reproducido sea perfectamente normal. Con esto habremos concluido el ajuste de los potenciómetros de servo en un reproductor de CDs utilizando el manual y el osciloscopio. A continuación veremos un método muy efectivo para llevar a cabo esta misma labor, pero auxiliándonos tan sólo del multímetro digital. Ajustes sin el instrumental recomendado Aunque la opción anterior es la que recomiendan los fabricantes, nosotros, luego de múltiples experiencias y pruebas realizadas con distintas marcas y modelos de reproductores de CDs, hemos desarro-

52 Club Saber Electrónica

VOLT/DIV : 0.1V TIME/DIV : 2mS

Figura 4

llado un método alternativo en el que para hacer estos ajustes con un alto grado de precisión tan sólo se necesita un multímetro digital y una pequeña punta de prueba (la cual puede fabricarse fácilmente con elementos de uso común en un taller electrónico, y con piezas adicionales que pueden adquirirse en cualquier tienda de partes electrónicas bien surtida). Antes, sin embargo, hay dos aspectos que deben verificarse:

0V A B A=B

Figura 5

Medidor de Tracking y Enfoque

b) Constantemente encontramos errores en la relación “altura del disco de sujeción (clamping)“- “altura del ensamble recuperador“ (figura 6). Esta es una situación crítica, tomando en cuenta que si la diferencia de altura entre ambos no es correcta, es muy probable que el servomecanismo Separación excesiva de enfoque no sea capaz de compensar las pequeñas variaciones que presente el disco durante su rotación. Aunque se supone que el disco de sujeción está firmemente adherido al eje del motor de giro de disco, algunas veces puede “hunSeparación insuficiente dirse» un poco; esto provoca que el CD gire demasiado cerca del OPU, y que el servo de enfoque nunca encuentre la distancia precisa entre la lente de enfoque y la superficie de datos del mismo. En tales Figura 6 circunstancias, el fabricante recomendaría reemplazar todo el ensamble de motor de giro de disco -con el disco de clamping incluido; a) Asegúrese de que el rayo láser sea emitido con mas la experiencia nos ha enseñado que para la potencia adecuada. Para esto puede emplear ajustar la altura del CD sólo hay que colocar una el dispositivo cuyo armado se explicó en el capítulo moneda de 50 centavos sobre el OPU, y hacer que anterior. la superficie del disco de clamping quede al Este punto es fundamental, puesto que un diodo mismo nivel de ésta (figura 7). Tras conseguir la con emisión baja puede causar múltiples problealtura deseada, aplique una gota de pegamento mas que fácilmente pueden confundirse con una tipo cola plástica para que el dibujo de clamping falla en servomecanismos; entonces sería inútil se mantenga en un mismo lugar durante la operamover los potenciómetros correspondientes, porción normal del aparato. (Este ajuste de posición es que el origen del problema no es el que pensamos. válido para todos los aparatos que utilicen recupeUna vez que se logre la emisión adecuada, podreradores ópticos Sony; pero puede diferir ligeramos continuar con las siguientes verificaciones. mente en OPUs de otras marcas.) Si ya verificó que los dos factores que acabamos Figura 7 de señalar cumplen con lo requerido, proceda a manipular los ajustes de servomecanismo en la forma que le iremos diciendo. Separación normal entre el disco de clamping y el OPU

1. Ajuste de polarización de enfoque (FB) a) Encienda el aparato y póngalo en modo STOP (puede hacerlo incluso sin disco adentro). b) Coloque la punta negativa del multímetro (que debe estar en modo de voltímetro de DC) en la línea de Vref indicada por el fabricante para los

Club Saber Electrónica 53

Proyectos de Instrumental Electrónico

ajustes de servo; coloque la punta positiva en la salida de focus error (figura 8). En ese momento, en el multímetro aparecerá un voltaje que puede variar desde valores negativos hasta valores positivos. c) Mueva el ajuste hasta obtener el valor más cercano posible a cero. Así nos aseguraremos de que este potenciómetro quede correctamente ajustado.

2. Ajustes dinámicos de servo a) Introduzca un CD y ordene que sea reproducido (PLAY). b) Para comprobar que el diodo láser emite con la potencia adecuada, mida con el multímetro el voltaje que se obtiene en la salida de la señal RF. En condiciones normales, este valor debe ser de 0,9V u otro muy aproximado (figura 9); si se obtiene un valor más bajo, quiere decir que el diodo no está emitiendo con la suficiente potencia; si se obtiene un valor más alto, significa que el led láser es demasiado brillante. c) Ajuste el potenciómetro del OPU, hasta que se obtenga el valor más cercano posible a 0.9V. De esta manera garantizaremos una lectura adecuada. 3. Ajuste de la ganancia de enfoque (FG) a) Coloque nuevamente la punta negativa del multímetro en el punto Vref, y CD (Modo PLAY) la positiva en focus error. En ese momento aparecerá en la pantalla del multímetro un valor que puede fluctuar entre 0 y aproximadamente 1V. Ajuste el potenciómetro del OPU hasta b) Para efectuar el obtener un valor lo más cercano posible a 0.9 VCD ajuste, mueva el

54 Club Saber Electrónica

0.00

Figura 8 2V

-

Ajustar hasta que el valor medido sea lo más cercano a 0V FB VREF

FE

potenciómetro hasta que se lea en pantalla un valor de entre 100 y 400 mV. c) Ponga a prueba su oído; trate de localizar el punto en el que, dentro de dicho rango, se escuche el menor nivel de ruido desde el OPU (figura 10). 4. Ajuste del VCO o PLL a) Mueva este potenciómetro, hasta conseguir que el aparato lea por lo menos el TOC. En vista de que un ajuste VCO fuera de lugar impide la sincronía de los relojes internos del reproductor de CDs, podemos asumir con facilidad que lo hemos hecho correctamente siempre que el aparato sea capaz de leer la información contenida en el disco.

0.90 2V

-

VREF

FE

Figura 9

Medidor de Tracking y Enfoque Para ajustar FG, use la punta especial propuesta y mueva el preset hasta que el multímetro registre entre 100 y 400 mV. Utilice el oído para determinar el punto óptico de ajuste CD (donde el OPU haga el menor ruido) (Modo PLAY)

0.100 -0.400 2V

-

FG VREF

±200mV; esto significa que cualquier valor entre 200 y 600mV se toma como adecuado. En este paso también tendremos que auxiliarnos del oído, para encontrar el punto en el que el ruido proveniente del OPU sea mínimo.

Figura 10

6. Ajuste de EF BAL a) Lleve el interruptor de la punta de prueba espeTerminal (+) multímetro cial al otro extremo (en el cual se “brinca” al conPunta de prueba densador C1 y se abre la Terminal (-) multímetro línea del diodo D1). Así la VREF señal de tracking error llegará directamente hasta D2, en tanto que D1 y C1 quedarán desactivados. Figura 11 b) Vuelva a medir el voltaje en el punto de trac5. Ajuste de la ganancia de seguimiento (TG) king error. Si el reproductor de CDs está trabajando a) Aplique la punta especial cuyo diagrama se de manera normal, el valor medido deberá ser muestra en la figura 11. Observe que se trata de exactamente la mitad del que se obtenga en el dos diodos de germanio comunes de pequeña punto anterior; esto quiere decir que si en el punto señal, junto con dos condensadores de baja capaanterior -TG- se ajustó a un voltaje de 400mV, entoncidad (0,022uF). ces EF BAL deberá ajustarse a 200mV. Para modificar la estructura interna de esta punta, Con esto damos por terminadas las explicacioa fin de realizar la medición que acaba de señanes sobre los ajustes de servomecanismos que larse y la que sigue, se le ha añadido un interruptor podemos hacer con la sola ayuda de un multímede dos tiros y dos polos. tro y una punta de prueba fácil de construir. b) Coloque la punta en la forma que se muestra Como se dará cuenta, el método es realmente en la figura 12; esto es, el extremo negativo en el ingenioso; y de acuerdo con diversas pruebas reapunto Vref y el positivo en la salida tracking error. lizadas, resulta efectivo en la gran mayoría de c) Disponga el interruptor de modo que la señal casos de servicio a reproductores de CDs. tenga que atravesar el condensador C1. Con el Y antes de finalizar, queremos dejar tres cosas en multímetro en modo voltímetro de DC, mida el volclaro: taje que ahí se presenta. 1. No porque usted ya pueda realizar esta tarea Si bien hemos comprobado que un aparato norsin la ayuda del osciloscopio, se despreocupe de mal presenta un voltaje de aproximadamente adquirir este instrumento; recuerde que es un ele400mV, se considera correcta una variación de mento indispensable para un sinnúmero de medi-

Club Saber Electrónica 55

Proyectos de Instrumental Electrónico

ciones y pruebas en el Para ajustar TG, use la punta especial propuesta y mueva el preset Figura 12 hasta que el multímetro registre 400mVDC +/- 200mV. taller de servicio. Nuevamente utilice el oído para determinar el punto óptimo de ajuste 2. El método que se (donde el OPU haga el menor ruido). 0.400 le recomienda es sólo 2V una solución temporal o emergente, puesto que suponemos que usted tiene en mente Punta comprar dicho apaespecial rato de medición. TG 3. Los resultados VREF serán adecuados SIEMPRE Y CUANDO SE cado por el fabricante, ya que de lo contrario la LOCALICE PERFECTAMENTE EL PUNTO DE Vref, ya que punta no funcionará; es por ello que es muy imporsi se trata de hacer la medición usando la tierra nortante contar con el manual o por lo menos el diamal, las mediciones no serán correctas. grama del aparato que se esté reparando. ☺ Por tal razón, se sugiere utilizar el punto Vref indi-

56 Club Saber Electrónica

M O N TA J E No pretendemos construir un equipo de instrumentación electrónica compleja, sino dar las bases necesarias para la construcción de un circuito de interfaz que permita hacer gráficos de señales de baja frecuencia por medio de una computadora. La sencillez del circuito es una de sus cualidades, ya que puede ser expandido tanto como su presupuesto e imaginación lo permitan.

OSCILOSCOPIO DE DOBLE TRAZO

El algoritmo La palabra “algoritmo” se refiere, en este caso, al procedimiento de operaciones que se habrá de seguir para graficar una señal electrónica en la pantalla de la computadora. Los algoritmos se pueden representar mediante diagramas de flujo que muestran la secuencia en la que se realiza un proceso (figura 1). Para graficar una señal electrónica, es necesario acoplarla; para esto, hay que conectarla a la entrada de un circuito. Una vez acoplada, se utilizan las compuertas NOT 74LS14 para eliminar las variaciones que en la forma de onda causan los efectos de ruido provenientes de los circuitos que procesan a ésta; el propósito es obtener una señal que sólo presente dos valores de intensidad: uno alto y uno bajo (figura 2). Estos valores que adquiere la señal en el tiempo son leídos por el puerto de la computadora; el control de lectura y de gráficos en pantalla queda a cargo de un programa codificado en lenguaje Basic para DOS.

El circuito de interfaz Permite acoplar al puerto de una computadora las señales digitales que se desea observar. Para ello se requiere de los siguientes materiales: Procedimiento general para graficar una señal electrónica Inicio

Acoplar la señal al circuito de entrada

la señal se recompone a través de las compuertas NOT

La señal de entrada es leída por el puerto de la computadora

Se ejecuta el programa para graficar en la pantalla la forma de onda de la señal

Fin del proceso

Figura 1

Club Saber Electrónica 57

Proyectos de Instrumental Electrónico

o Un circuito integrado 74LS14 (inversor séxtuple) o Un conector DB25 macho o Una tablilla de circuito impreso de 5 X 5 cm o Cable tipo telefónico o Dos caimanes con cable o Dos puntas tipo multímetro

También es necesaria una computadora compatible con PC; cualquier máquina, incluso una XT que posea un puerto de impresora, es suficiente para realizar el prototipo. La frecuencia de muestreo del dispositivo, quedará determinada por la propia velocidad del microprocesador de su computadora y por los circuitos de entrada del puerto paralelo; conforme más rápida sea la computadora que utilice, mayor será la frecuencia de las señales que pueda graficar. Para la ejecución del programa sólo se requiere de Qbasic, incluido en la mayoría de las versiones de DOS antes de Windows 95; aunque si dispone todavía de Turbo Basic en la versión compilada (EXE), puede obtener resultados sorprendentes. En esta primera experiencia graficaremos específicamente señales de tipo digital. Una señal de tipo digital puede adquirir solamente dos valores de intensidad: o Un valor de 0 volt, considerado como cero lógico. o Un valor de 5 volt para circuitos de tipo TTL, o de 12V para circuitos de tipo CMOS (que se consideran como uno lógico). El circuito de interfaz requiere de dos compuertas NOT de tecnología TTL (figura 3). El integrado que se usará es el 74LS14, que cuenta con seis inversores del tipo disparador Schmitt; éstos tienen la característica de que a una señal de entrada que se muestra ruidosa, a la salida se obtiene una señal de tipo cuadrada. En la figura 4 se muestra el diagrama del 74LS14, con el que usted puede guiarse para efectuar el alambrado del circuito. Las señales que se desea graficar se acoplan a la entrada de cada uno de los inversores del cir-

58 Club Saber Electrónica

Figura 2

Señal digital distorsionada por variaciones externas

Señal ajustada a sólo dos valores de intensidad

Figura 3

Circuito de interface para el osciloscopio experimental 1 Conector DB25 Macho

25 2

4

1

3

Señal de entrada para el canal 1

Señal de entrada para el canal 2

74LS14

14 13 Números de terminal vistos de frente Nota: La terminal 7 del 74LS14 se conecta al polo negativo de la misma fuente, y la terminal 14 al polo positivo de la misma.

cuito; las salidas de éstos se unen a las terminales 3 y 4 del conector DB25, que corresponden a las terminales D1 y D2 del puerto 888 del puerto paralelo de la impresora. Este circuito nos permitirá observar sólo dos señales digitales diferentes al mismo tiempo en la pantalla. El alambrado del circuito se puede realizar con la ayuda de un protoboard, o a través de una tablilla de circuito impreso para prototipo (aquélla que está perfo-

Osciloscopio de Doble Trazo

cuito, a pesar de las cargas que tiene conectadas; para esto, se utiliza un regulador positivo CI1; con éste, se corrigen al máximo las variaciones de voltaje que se producen en su entrada; a la salida nos entrega un voltaje fijo de 5V de corriente directa. Finalmente, para reducir al máximo los posibles ruidos en la corriente directa de salida, se ha colocado un capacitor C2. En las terminales de salida del circuito se ha colocado un led (L1) en serie con una resistencia (R1); ésta servirá como indicador de encendido del circuito. Entonces, la fuente entregará a la salida 5V de corriente directa regulados. Para construir la fuente de alimentación, se necesita lo siguiente:

Descripción de terminales para el circuito integrado 74LS14

10

9

8

5

11

6

4

12

7

3

VCC (Positivo) 14 13

2

1

Figura 4

GND (Negativo)

rada en toda su superficie). Pero si desea construir el circuito impreso, la guía para hacerlo se muestra en la figura 5.

T1 - Transformador reductor de 220V a 6V, con 500mA de salida P1 - Puente rectificador de 1 amper C1 y C2 - Capacitor electrolítico de 1000µF x25V P1 - Regulador positivo 7805 para 1A de corriente R1- Resistor de 220Ω L1.- Led de 5 mm (color a su elección) Placa para circuito impreso Cable esmaltado calibre 22 Cable dúplex calibre 14

La fuente de alimentación Recuerde que este circuito debe ser alimentado con una fuente de 5V de corriente directa; si no dispone de una, en la figura 6 se indica la manera de construirla. El circuito de la fuente está formado por un transformador-reductor alimentado por el voltaje de línea con 220V de corriente alterna, y entrega 6V. La señal de 6V de corriente alterna es rectificada a través de un puente de diodos P1, los cuales entregan una señal pulsante de 6V. El capacitor C1 reduce las variaciones de esta señal, a fin de mantener constante el voltaje de salida del cirLado componentes A la terminal 4 del conector

(-)

Negativo de la fuente Entrada del canal 2 Entrada del canal 1

(+)

Positivo de la fuente

A la terminal 3 del conector

Hacia las terminales de tierra del conector

Diagrama esquemático de la fuente de alimentación de 5 Volts CD positivos

127 VCA

P1 - +

1 C1

Figura 6

CI 1 3

2

El programa La aplicación de este circuito es servir, exclusivamente, de acoplador con la compuLado soldadura (+) tadora. La inteligencia se encuentra en el programa, ya que éste es el (-) encargado de proFigura 5 cesar la información que llega al puerto paralelo y de graficar una (+) señal aproximada. C2 R1 5 VCD En la tabla 1 espeL1 cificamos el pro(-)

Club Saber Electrónica 59

Proyectos de Instrumental Electrónico

grama. Cuando lo capture en su editor (Qbasic), tenga mucho cuidado para no modificar las palabras que aquí se señalan; puesto que muchas de ellas son palabras claves del lenguaje, cualquier

cambio ocasionará que su prototipo no funcione adecuadamente. El diagrama de flujo del programa nos permite entender cuál es el algoritmo que permite la grafi-

Diagrama de flujo del programa

Figura 7

Prepara la pantalla para graficar

Inicio

Lee el puerto 888 y almacena resultado en "a"

Si a= 0 Sí No

Gráfica cero en ambos canales

Gráfica cero en canal 1 y uno en canal 2

Sí

Gráfica uno en canal 1. y cero en canal 2

Si a=4

Si a=2 Sí

No

No

Gráfica uno en canal 1 y uno en canal 2

Sí Es a=6

Sí Ultimo gráfico?

No

Fin de programa

No

Figura 8 Señal recibida en el puerto

0

2

4

6

60 Club Saber Electrónica

Señal canal 1

Señal canal 2

Dibujo en pantalla canales de salida

0

0

Canal 1=0 Canal 2=0

1

0

Canal 1=1 Canal 2=0

0

1

Canal 1=0 Canal 2=1

1

1

Canal 1=1 Canal 2=1

Osciloscopio de Doble Trazo

Cada valor que se recibe en el puerto tiene un significado (figura 8). Cuando se recibe un 0, significa que es cero la señal de entrada para los dos canales de entrada. Por lo tanto, el programa dibujará la línea de cero en ambos canales en el punto en donde se encuentra. Cuando se recibe un 2, significa que es uno la señal de entrada del canal uno (voltaje presente) y que es cero la señal del canal dos. Por lo tanto, en la Tabla 1 pantalla se dibujará un 1 en el rem ************ Inicio del programa ************* screen 2 canal uno, y un 0 en el canal locate 1,30 print «Graficador Digital» dos. for x=1 to 640: pset(x,20): next x for x=1 to 200: pset(100,x+20): next x Cuando se recibe un 4, significa locate 5,1 que es cero la señal de entrada print «Canal 1:» locate 15,1 para el canal uno, y que es uno print «Canal 2:» a=0 la señal de entrada para el b=0 *** Si su computadora es muy rápida, otorgue valores a “b” para hacer una pausa **** canal dos. Por lo tanto, en la rem **** El bucle “y” es el número de muestra que realiza la computadora **** pantalla se dibujará un 0 en el for y=1 to 20 canal uno y un 1 en el canal dos. rem **** El bucle “x” grafica en pantalla una sola muestra de la señal **** Cuando se recibe un 6, significa for x=110 to 640 que las señales de ambos canaa=inp(888) les están en uno. Por lo tanto, en if a=0 then la pantalla se dibujarán ambas pset (x,39): rem Dibuja cero en el canal 1 pset (x,119): rem Dibuja cero en el canal 2 señales como 1. end if En la parte final del programa se if a=2 then line (x,29)-(x,39): rem Dibuja uno en el canal 1 ha incluido una rutina que llamapset (x,119): rem Dibuja cero en el canal 2 end if mos “de prueba”; por sí sola, no afecta la ejecución del proif a=4 then pset (x,39): rem Dibuja cero en el canal 1 grama; pero si es colocada al line (x,109)-(x,119): rem Dibuja uno en el canal 2 end if principio de éste, permite verifiif a=6 then car el estado del puerto paraline (x,29)-(x,39): rem Dibuja uno el canal 1 line (x,109)-(x,119): rem Dibuja uno en el canal 2 lelo; realiza 3.000 interacciones end if con la lectura del puerto y muesnext x tra el resultado de la lectura. Esta delay b: rem *** Esta función sólo es válida en Turbo Basic; elimínela si usa Qbasic **** sencilla rutina nos permite, locate 4,14: print space$(67) locate 5,14: print space$(67) entonces, realizar pruebas, con locate 14,14: print space$(67) sólo aplicar las señales del locate 15,14: print space$(67) next y puerto. end Recuerde que las señales aplicadas a las compuertas deberem ************************* Rutina de prueba ************************ for x=1 to 3000 rán ser de valores TTL; es decir, 1 a=inp(888) se aplica con 5V como máximo, locate 2,55: print x;» - «;a;» « next x y un 0 puede ser de 0 a 1,5V. ☺ end

cación de las señales (figura 7). El programa se encarga básicamente de leer la información que llega al puerto paralelo; cuando las compuertas NOT se activan, envían un bit con el valor de dos y cuatro en binario. Entonces en el puerto se puede recibir la combinación de estos dos valores, para obtener finalmente hasta cuatro valores posibles: 0, 2, 4 y 6.

Club Saber Electrónica 61

M O N TA J E

En los últimos años hemos descripto una serie de programas “muestreadores” de señal que emplean la placa de sonido de una computadora como elemento digitalizador para poder mostrar señales de audio en la pantalla de la PC. Sin embargo, todos ellos poseen un ancho de banda limitado al límite de audio de 20kHz y poseen el inconveniente de admitir una muy baja tensión pico a pico de la señal bajo prueba. El circuito que describiremos permite mostrar señales de hasta 1200Vpp con una frecuencia máxima de 1MHz lo que es más que suficiente para la mayoría de las aplicaciones en el taller de todo técnico reparador y en el banco de trabajo de un estudiante o aficionado.

OSCILOSCOPIO PARA PC 2 CANALES, 1400VPP, 1MHZ

Introducción La mayoría de las escuelas técnicas posee un aula de informática equipada con computadoras para que los estudiantes realicen sus experiencias; sin embargo, a la hora de tener que realizar prácticas de laboratorio de electrónica, normalmente un osciloscopio debe ser compartido por 2, 4 o hasta 8 estudiantes dado que estos instrumentos son muy costosos. Por tal motivo, el circuito que describiremos puede ser una solución ya que con el equivalente a 60 dólares o menos es posible montar una placa y conseguir la licencia de un software para que se pueda emplear una computadora como un osciloscopio de dos canales

62 Club Saber Electrónica

capaz de medir señales de mucha amplitud, como la tensión de la red eléctrica, o la señal de FI de AM en prácticas de modulación. La idea es usar la placa de sonido de una computadora y un divisor muestreador para poder alcanzar mayores frecuencias sin grandes distorsiones. No pretendemos hacer una analogía con un osciloscopio comercial de 10MHz o 20MHz, pero si debemos aclarar que un equipo de 10MHz en realidad permite tomar parámetros ciertos de señales que no sean de más de 1MHz, ya que luego posee atenuaciones que dificultan la toma de tensiones reales ya que esos 10MHz indican el valor para el cual la señal mostrada puede sufrir

Osciloscopio para PC 2 Canales, 1400Vpp, 1MHz

una atenuación de 3dB. Además, quien haya manejado un osciloscopio, sabe que por más que se visualice una señal de 1MHz (en un osciloscopio de 10MHz), por ejemplo, es casi imposible observar la forma de onda exacta porque se llega al límite de la expansión de la escala de tiempo. Hago esta aclaración porque decir que sin ningún artilugio podemos ver señales de 100kHz utilizando una placa de sonido parece muy poco, pero créame que es suficiente para la mayoría de las “necesidades” de un aficionado, técnico o estudiante. Además, con un pequeño muestreador, es posible aumentar el rango en 10 para tener una idea aproximada de cómo serían señales de hasta 1MHz y todo con menos de un 30% de lo que vale un equipo comercial de similares características. Las placas de sonido de las computadoras suelen tener un ancho de banda de 100kHz y están “seteadas” para muestreos de 44kHz, pero este parámetro se puede modificar para que pueda reconocer señales de mayor frecuencia desde la entrada auxiliar o desde el propio micrófono. Además, si Ud. mira las especificaciones de

muchas placas (sobre todo de las computadoras modernas) la frecuencia máxima puede ser mayor. Por lo tanto, el límite de frecuencia de una placa de sonido, para visualizar señales en forma directa no es problema y así podremos ingresar señales de 100kHz. El problema se presenta con la amplitud, ya que el valor máximo no puede superar 1Vpp porque comenzaría a recortar la señal. En general, hasta 1,4Vpp no habría grandes distorsiones pero ese límite es muy bajo si se quiere usar la placa de sonido como elemento digitalizador para usar la PC como osciloscopio. Es por eso que se requiere utilizar atenuadores por pasos sin que se vea perjudicado ningún parámetro de la señal a medir y para ello empleamos atenuadores activos. En la figura 1 se muestra el circuito sugerido para utilizar como “interfaz” para un osciloscopio de un solo canal. IC1 es un amplificador operacional configurado como separador que garantiza la mantención de la forma de onda a mostrar. IC2 e IC3 son las partes de una llave selectora de 1 polo (IC3) y 4 posiciones (IC2) que es empleada como atenuador por pasos de la señal de entrada.

Figura 1

Club Saber Electrónica 63

Proyectos de Instrumental Electrónico

Cuando se encuentra en la posición (x1) la entrada es directa y se podrán medir señales de hasta 1,4V, en la posición (x10) se tiene una atenuación de diez veces y así podremos ver señales de hasta 14V. En la posición (x100) se admiten señales de hasta 140V pico a pico y en la posición (x1000) la tensión máxima será de 1400Vpp. D1 es un enclavadote que puede emplearse como protección, para que no se dañe el equipo si se coloca una señal de entrada muy grande y puede colocarse si se va a emplear el circuito en colegios o por usuarios inexpertos que están realiFigura 2

64 Club Saber Electrónica

zando sus primeros pasos; sin embargo, este diodo puede introducir distorsiones y por ello recomendamos no colocarlo, teniendo en cuenta que en ese caso pasa lo mismo que con un osciloscopio comercial, es decir, si se coloca una tensión elevada en la entrada, el circuito se dañará. El operacional puede ser un 741 común pero si se quiere emplear para medir señales de hasta 1MHz recomendamos el uso de AO con entrada FET tales como el TL081 o el LF356. Con VR1 conseguimos una atenuación continua, funcionando de forma análoga a la de un

Osciloscopio para PC 2 Canales, 1400Vpp, 1MHz

osciloscopio normal, es por eso que para hacer mediciones debe estar siempre girado en posición de máxima resistencia para tener nuestro instrumento calibrado (igual que lo que ocurre con un instrumento comercial). Como todo osciloscopio, nuestro equipo posee un oscilador que genera una señal para calibración formado por IC6 y sus componentes asociados. Con los valores de la figura 1 se genera una señal de unos 220Hz, valor que puede variar hasta en un 20% (de 180Hz a 260Hz aproximadamente) debido a la tolerancia de los componentes. La señal de salida de este generador es recortada por los diodos D3 y D4, de manera de tener una señal de salida de 1,2Vpp a 1,3Vpp (dado que cada diodo posee una tensión de barrera de uno 0,6V). No nos interesa una señal exacta ya que, como sabemos, el osciloscopio es un instrumento que se emplea para visualizar señales y no es tan interesante (para aplicaciones generales) tener lectura exacta de sus parámetros y, en general, pueden existir errores mayores por la lectura del observador que por la precisión del equipo. Se trata de un osciloscopio de un solo trazo, ideal para ser empleado en notebooks que tengan placa de sonido con un solo canal para micrófono o auxiliar. Cuando tenga la posibilidad de usar placas

Figura 3

estéreo, entonces recomendamos usar un circuito como el de la figura 2 de dos canales. Ya tenemos el hardware y ahora nos falta el software. Desde Internet puede descargar una gran variedad de programas que, en general, son útiles solamente hasta 20kHz. Sin embargo, también puede utilizar otros programas con licencia para poder aumentar el límite superior de frecuencia de la señal a medir, encontrando utilidades con costos equivalentes a 10 dólares y otros (para 10MHz) que cuestan el equivalente a 75 dólares. Nosotros describiremos el uso de esta placa con el programa Soundcard Scope, versión V 1.30 que es de uso permitido para estudiantes y cualquier aplicación que no tenga fines comerciales. SoundCard Scope V 1.30 Se trata de un programa que permite obtener un osciloscopio digital con un generador de señales integrado, un analizador de espectros (FFT) y un grabador de archivos de onda. El autor “reafirma” que no es un software gratuito y que para su uso en aplicaciones comerciales se debe tener la licencia correspondiente. Los requerimientos mínimos para su funcionamiento son: Windows 2000, XP, Vista ó 7 Una PC con una tarjeta de sonido instalada. 50MB de espacio en disco. Para la instalación descargue el archivo ZIP desde el link brindado en nuestra página y haga clic en “setup.exe”. El programa se puede iniciar a partir de ahí a través del menú de programas del sistema operativo Windows. Este software se puede usar para la presentación y el análisis de ondas sonoras. Los datos se pueden grabar tanto directamente de la tarjeta de sonido (con un micrófono o desde la entrada LINE) como de una fuente tal como un CD o Mediaplayer. La entrada del osciloscopio se define con el mezclador de

Club Saber Electrónica 65

Proyectos de Instrumental Electrónico

sonido de Windows, tal como veremos más adelante. El software obtiene sus datos desde la entrada de la tarjeta de sonido mediante la interfaz de Windows. No se comunica directamente con la tarjeta de sonido. Por lo tanto, los problemas que pudiera tener la tarjeta de sonido se deben solucionar a nivel del sistema operativo. La interfaz del usuario está dispuesta como un osciloscopio convencional. Sin embargo, en la ventana del programa, se suministran posiciones adicionales para la presentación XY y el análisis de frecuencia. Cuando instalemos el programa y lo ejecutemos, aparecerá la imagen de la figura 3. El software muestra la señal presente en el canal izquierdo y el derecho de la tarjeta de sonido. El canal izquierdo se representa como una línea verde y el canal derecho como una línea roja. En la ventana de la interfaz del usuario hay perillas y ventanas de entrada para las tres funciones siguientes: Amplitud, Tiempo y Disparo.

trol de sonido en Windows el nivel de sonido absoluto no se puede determinar directamente. Por lo tanto, los valores presentados se deben interpretar en unidades arbitrarias. La posición de amplitud se refiere tanto a la ventana del Figura 4 osciloscopio como al gráfico XY. Se puede asignar un corrimiento a cada canal individualmente; de esa manera los dos trazos se pueden separar entre sí, para ello debe hacer un clic en uno de los campos de corrimiento y de inmediato aparecerán dos cursores horizontales de modo que al mover uno de ellos se producirá el cambio de posición de la señal mostrada en la pantalla del osciloscopio, también se puede asignar un valor numérico en uno de los campos (figura 5). Si la señal del canal está fuera de la ventana visible de la pantalla, el cursor se mostrará en el borde superior o inferior de la pantalla (dependiendo de dónde está ubicada la señal real). Los cursores desaparecerán automáticamente de la pantalla después de unos pocos segundos de no modificar el corrimiento.

Posiciones de la amplitud: La escala de amplitud de los dos canales se Base de tiempo puede establecer independientemente así como en forma conjunta o sincronizada. Este último caso La posición de “Tiempo” se refiere a todo el se habilita al comienzo del programa y se puede rango representado y NO al valor por unidad deshabilitar mediante “Sync CH 1&2” en el panel frontal. En el caso del control de canales independiente, el canal activo tiene que seleccionarse mediante el botón “Select CH” (ver figura 4). Los valores de amplitud se dan en unidades por división de la pantalla del osciloscopio y se muestran para ambos canales arriba de esta pantalla. El valor de amplitud corresponde al nivel de sonido digitalizado dividido por 32768. Esto representa la resolución en 16 bits de los datos que se toman de la tarjeta de sonido. Debido a las diferentes posi- Figura 5 ciones del volumen en el panel de con-

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Figura 6

les de los osciloscopios. El umbral de disparo se puede ajustar ya sea en la ventana de entrada de selección de disparo o desplazando la cruz amarilla de la ventana del osciloscopio usando el mouse. El tiempo de disparo sólo se puede ajustar desplazando la cruz con el mouse. En el modo de disparo single SHOT la llave RUN/stop se desactiva automáticamente y se requiere una nueva entrada o toma de datos, se debe oprimir nuevamente. El botón “Auto set” dispara el programa para estimar la base de tiempo y el nivel de disparo óptimos. La frecuencia principal que se encuentra en el canal de disparo se usa para obtener la base de tiempo. El umbral se toma de la amplitud de la señal. Si la amplitud es demasiada pequeña, el botón no tiene ningún efecto. Por debajo de 20Hz el resultado no es confiable debido a la limitada ventana de tiempo que se usa para el análisis. Modo de canal Por defecto, se muestran dos canales en la ventana del osciloscopio. Con la llave de selección de modo en la parte inferior de la ventana del programa, se puede elegir la suma, la diferencia o el producto de los canales.

Figura 7 como en un osciloscopio normal. El rango va desde un milisegundo hasta 10000 milisegundos. Cuanto más grande sea el rango, más pequeña es la velocidad de exploración que se utiliza. Esto es inevitable a causa de la extensión del uso de la CPU de la computadora. En la posición de disparo “single” la velocidad de exploración se aumenta de nuevo, dado que la utilización de la computadora aquí es menos importante. Disparo Los modos de disparo son “off”, “auto”, “normal” y “single”. Estos corresponden a los modos norma-

Análisis de los datos En la interfaz del usuario también hay una llave de corrida/detención, la cual se puede usar para interrumpir la toma de datos y dar tiempo para analizar el contenido presente de la ventana. El selector “real time” permite conmutar mediciones en tiempo real de la frecuencia principal, la amplitud pico a pico y el valor eficaz de la señal. El resultado se muestra en el borde superior de la pantalla, tal como puede observarse en la figura 6. Esta medición requiere cierta potencia de la CPU y debe apagarse si se observa cualquier problema. La amplitud o Tiempo/Frecuencia se puede medir con la ayuda de cursores en la ventana del osciloscopio. Los cursores correspondientes se pueden activar mediante la caja selectora

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debajo de la ventana. Los cursores se pueden desplazar con el mouse. En el modo de amplitud se muestran los valores de los dos cursores así como la diferencia de amplitud, de la forma mostrada en la figura 7. Para el modo de tiempo, la diferencia de tiempo y la frecuencia apropiada se muestran directamente. Los datos también se pueden examinar con mayor detalle usando el zoom. El detalle alrededor de la posición de la línea de disparo perpendicular se aumenta. Desplazando la línea de disparo, se puede cambiar el rango.

Gráfico X-Y Aquí se muestran dos canales comparándolos entre sí. Por lo tanto se pueden producir por ejemplo, figuras de Lissajous (figura 8). Para este caso las frecuencias se pueden ajustar en el generador de señales. El cursor encima del gráfico permite cambiar el tiempo de persistencia de los datos mostrados. Para una posición mayor de tiempo, aumenta la ventana de tiempo mostrada en la pantalla. Las señales que cambian rápido se deben mostrar mejor con una persistencia más corta. Los controladores a lo largo de los ejes X e Y permiten un escalamiento del canal apropiado. El rango representado se elige ajustando la perilla de amplitud de la ventana del programa. Análisis de frecuencia En la ventana de análisis de frecuencia, la presentación muestra el resultado del análisis de Fourier del canal seleccionado. El canal se puede elegir con el botón de selección encima de la grilla. Por defecto, el gráfico muestra la amplitud de señales de 0 a 10kHz. La amplitud, así como la frecuencia, se pueden mostrar con una escala logarítmica. La escala vertical se puede ajustar automáticamente seleccionando la caja de control de autoescala que está encima del gráfico (vea la figura 9). Se puede realizar un ajuste manual haciendo doble clic en el valor máximo o mínimo del eje e

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Figura 8

Figura 9 ingresando un nuevo valor. Esto se debe hacer sólo si se inhabilita la autoescala. Debajo del gráfico hay una barra rodante y un control de desplazamiento del zoom; permiten cambiar el rango indicado. Estos controles sólo deben usarse si se ha detenido la toma de datos con el botón de corrida/detención. El cursor del zoom muestra detalles del análisis de frecuencia: use el mouse para establecer la línea amarilla perpendicular en la frecuencia de interés y accione el cursor del zoom hasta el detalle deseado. Los dos valores de salida debajo de los cursores muestran la frecuencia en la posición del cursor y el valor de la frecuencia más fuerte encontrada a

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den ajustar con los controles de desplazamiento. Por encima del filtro de selección de frecuencia hay un botón para abrir un control de filtro en una ventana separada. Esta función le permite a uno observar el efecto del filtro directamente en la ventana del osciloscopio. Haciendo doble clic en el botón, o cerrando la ventana, se restablecen las posiciones originales.

Figura 10 partir de un análisis armónico de los datos. Note que el análisis de Fourier siempre se basa en datos con una velocidad plena de muestreo de 44,1kHz. Por lo tanto el controlador de tiempo automáticamente salta a un valor predefinido cuando esta ventana está activa. Seleccionando “peak hold” permite almacenar los valores máximos de amplitud del análisis de Fourier. Esto permite mostrar la función de transferencia cuando se usa un generador de ruido blanco (figura 10). Dentro del análisis de frecuencia, también se provee un filtro ajustable de selección de frecuencia (filtro Bessel de décimo orden). Se pueden seleccionar tres tipos de filtros: pasabajos, pasaaltos y pasabanda. Las frecuencias críticas se pueFigura 11

Función de transferencia Además del análisis de frecuencia de un canal individual, es posible medir la función de transferencia. Esta medición usa la relación del Canal 1 y el Canal 2 para determinar la dependencia de la frecuencia con la característica de transferencia. Para obtener la función de transferencia se debe seleccionar una señal de ruido o una onda cuadrada en el generador de señales a fin de cubrir todo el espectro de frecuencia en una sola medición. Alternativamente se puede utilizar un barrido de frecuencia. El Canal 1 debe contener la señal original y el Canal 2 debe contener la señal filtrada. Generador de señales En el programa se integra un generador de señales de dos canales. El generador se puede liberar de la ventana del programa oprimiendo el botón que se encuentra encima del panel, se desplegará una imagen como la de la figura 11. El generador produce ondas sinusoidales, rectangulares, triangulares y diente de sierra con amplitud variable y frecuencia variable. También se incluye un generador de ruido blanco. Se puede ajustar la fase de la señal. El “modo de barrido” permite el barrido de frecuencia desde la frecuencia principal hasta la frecuencia final en forma continua dentro de la ventana de tiempo especificada. La figura 12 muestra la pantalla generada cuando se ha establecido una señal senoidal automática. Al abrir el generador de señales, se desactivan ambos canales y se deben reactivar mediante un botón en la parte inferior de la ventana. La fre-

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cuencia se puede cambiar en pasos de 0,5Hz. La señal generada por medio de este programa se envía directamente a la tarjeta o placa de sonido. Esto debe activarse en el mezclador de sonido del sistema operativo Windows (usualmente designado como “Wave Out”). Si además se activa la grabación de la fuente ”Wave”, las señales se visibilizan en el osciloscopio y se pueden presentar para producir, por ejemplo, figuras de Lissajous. Extras En esta ventana hay algunas posiciones para los dispositivos de audio de Windows. Del lado derecho están los dispositivos de audio para entrada y salida de sonido. Si están presentes varios sistemas de sonido, se puede seleccionar aquí el equipo usado (figura 13). Del lado izquierdo están los botones para iniciar la operación de los mezcladores de audio de Windows. Note que cada opresión de un botón abre una pequeña ventana mezcladora. En los mezcladores se pueden configurar las entradas y las salidas. En la parte inferior de la ventana de posiciones hay un botón para reinicializar las posiciones del programa. Esto incluye todas las posiciones; cualquier cambio hecho por el usuario hasta ese momento se perderá. El lenguaje del programa se puede cambiar con el botón correspondiente, en el ángulo inferior derecho de la pantalla. Al pulsar el botón se desplegará una imagen como la de la figura 14 en la que puede seleccionar el lenguaje, al momento de escribir este artículo aún no se encontraba disponible la opción ESPAÑOL. El cambio del lenguaje se aplicará en el próximo inicio del programa. Para Expertos Solamente Las posiciones normales de la tarjeta de sonido son 44,1kHz con una resolución de 16 bits por muestra. Se pueden establecer mayores velocidades de muestreo y mayores resoluciones de muestreo en el

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Figura 12

Figura 13

archivo de inicialización “scope.ini” ubicado en el camino de instalación del programa. Los parámetros correspondientes son “SamplingRate” y “Bits”, que se comentan en el archivo original. La mayoría de las tarjetas de sonido corrientes (incluso las versiones ya instaladas) soportan hasta 100kHz y 16 bits. Si la tarjeta de sonido no soporta la velocidad de muestreo y/o la resolución de los bits, se mostrará un mensaje de error al comienzo del programa. Figura 14 Un parámetro adicional en el

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Información adicional: Tenga presente que una alta velocidad de muestreo/resolución en bits pueden conducir a una carga importante para la CPU. Para un muestreo de 100k con resolución de 16 bits la carga es más de 4 veces mayor que en condiciones normales. Por lo tanto monitoree la carga de la CPU cuando se aumentan las posiciones.

Figura 15

Fuentes de señal para el osciloscopio Usualmente se disponen las siguientes entradas: Line-In: Puerto en la PC. Microphone: Puerto en la PC, o interno (laptop) - a menudo sólo mono. Wave Out: Sonido interno, por ejemplo reproductor de MP3, Media-Player; generador de señales. CD Player: Música directamente de un CD.

Figura 16

archivo scope.ini es “MaxFrequency”, el cual determina el valor máximo de la frecuencia mostrada en el análisis de Fourier. El valor por defecto es 20kHz.

El equipo que aparezca en el osciloscopio debe seleccionarse a partir de las entradas mencionadas anteriormente. Con algunas tarjetas de sonido se pueden seleccionar varias fuentes al mismo tiempo, en una pantalla como la que aparece en la figura 15. El volumen del equipo también se puede ajustar aquí. Esto tiene un efecto directo en la amplitud del osciloscopio. Salida de señal mediante la tarjeta de sonido Para definir qué sonido se envía a la salida de la tarjeta de sonido, se debe seleccionar el equipo apropiado en el mezclador de audio de Windows, ajustando los controles de la figura 16. Frecuentemente, en este panel, se mezclan varias fuentes al mismo. Importante: A veces puede ocurrir que no se lista una entrada o una salida en la ventana. En este caso se debe activar así: Options->Properties (figura 17).

Figura 17

Grabador de audio El grabador de audio permite guardar datos en un archivo de onda. El nombre del archivo de

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salida tiene que seleccionarse antes de que se oprima el botón de pausa o de grabación. Hay tres modos diferentes para almacenar datos:

1 Trigger (auto): Guardar automáticamente los datos disparados actualmente. 2 Trigger (manual): Guardar manualmente los últimos datos disparados en el archivo. 3 Rec. Button: Iniciar la escritura del archivo con el botón de grabación (independiente del disparo). Independientemente del modo, se puede escribir en el archivo de salida un tamaño limitado. La longitud se define mediante los selectores correspondientes en la ventana de grabadores. La longitud se define por defecto mediante la ventana de los osciloscopios, pero se puede establecer en un valor diferente por parte del usuario. En todos los casos la escritura se detendrá cuando se oprime Pausa o Detención. Tenga presente que el archivo seleccionado se sobreescribirá SIN cualquier advertencia. Dado que el archivo presente se cerrará después que el botón stop haya sido presionado, defina un nuevo archivo de salida ANTES de oprimir Pausa o Detención. El archivo de onda resultante contendrá 100 muestras de silencio entre los datos grabados. Puntos determinados al comienzo del archivo de onda marcan el inicio de cada porción escrita. La figura 18 muestra la venta de ajuste del grabador de audio.

Figura 18 mientras que para armar un dispositivo doble trazo, emplee el circuito impreso de la figura 20. Realice el montaje con cuidado familiarizándose con cada uno de los componentes. Para el equipo de dos canales, en la figura 21 puede observar dónde están los conectores y controles. Una vez que conozca bien la placa del osciloscopio, debe conectarla a la computadora utilizando cables apropiados. Para señales de hasta 100kHz puede usar un cable estéreo mallado, de los usados en aplicaciones de audio. Si quiere algo de mayor calidad, emplee cable del empleado en las puntas de osciloscopio. En la figura 22 podemos observar la placa conectada a una computadora tipo notebook, la

CÓMO USAR NUESTRO OSCILOSCOPIO Si quiere montar un osciloscopio de un canal puede utilizar el circuito impreso de la figura 19

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Figura 19

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placa está alimentada con 2 baterías de 9V que pueden ser reemplazadas por una fuente partida de 8V a 12V x 100mA de corriente. Conecte el cable estéreo de salida de la placa a la entrada de micrófono de la computadora, tal como muestra la figura 23 (si la placa fuera mono, entonces el cable también lo será). Ahora, conecte las puntas de prueba que pre-

viamente debe haber armado (figura 24). Para las primeras pruebas puede armar puntas con un conector tipo miniplug estéreo para conectar en la placa y pinzas cocodrilo en el otro extremo, tendrá tres pinzas, una correspondiente a masa (cable mallado, que es común para los dos canales) y una por cada canal. Podría emplear puntas separadas, incluso las normales empleadas en osciloscopios, para lo cual en la placa debería colocar conectores BNC (recuerde que la masa es el mismo cable para las dos puntas). Antes de ejecutar el programa para realizar las primeras pruebas, es necesario que se familiarice con los Figura 20 controles del canal vertical, ya sea la llave atenuadora que realiza el control por pasos y el potenciómetro que efectúa una atenuación continua (figura 25). Para empezar, deberemos calibrar la placa con el software a emplear y, para ello, nos aseguramos que el potenciómetro de atenuación continua esté todo girado en sentido horario, en la posición de máxima resistencia, tal como mostramos en la figura 26. Luego, ajustamos la llave selectora de atenuación por pasos para que se encuentre en la posición “x1”, figura 27. Ahora debemos ejecutar el programa Soundcard Scope que previamente deberemos haber descargado e instalado en la PC de modo que al hacerlo aparecerá una imagen como la mostrada en la figura 28. En la parte inferior, en el botón “measure”, seleccionamos la opción “Hz and volts” y seleccionamos en las casillas del costado para que nos

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Proyectos de Instrumental Electrónico Figura 21

muestre la indicación de frecuencia, tensión pico a pico y tensión eficaz (figura 29). Ahora conectamos la punta de prueba del osciloscopio en el terminal de ajuste de la placa

Figura 22

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(figura 30) que, como sabemos, genera una señal de unos 220Hz, de forma de onda cuadrada y 1,25Vpp aproximadamente. Al hacerlo, en la pantalla deberá aparecer esta señal con las indica-

Figura 23

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Figura 25

Figura 24

Figura 26

Figura 27

Figura 29 Figura 28 ciones de frecuencia y tensión, tanto eficaz como pico a pico (figura 31). Note en la figura 31 que la frecuencia si es del valor esperado (219,27Hz) pero la tensión está lejos de lo que debe ser (754,2Vpp). Esto se debe a que debemos calibrar la placa de sonido para que muestre el mismo valor que posee la señal.

Para ello hacemos sin quitar la señal de ajuste, hacemos clci en la pestaña “Extras” del programa de modo que aparecerá la imagen de la figura 32. Luego hacemos clic en “Output” de la sección “Open Audio Mixer” y se desplegará el panel de control de la placa de sonido (figura 33).

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Proyectos de Instrumental Electrónico

En el programa volvemos a seleccionar la opción Oscilloscope, para ver la señal de ajuste, y volvemos a traer al frente el control de la placa de audio (figura 34). En el control de la placa seleccionamos Opciones -> Propiedades (figura 35) y luego la opción Reproducción (figura 36).

Aceptamos y ahora, moviendo el cursor del micrófono podremos variar la indicación en pantalla. Ajustamos hasta obtener una tensión de aproximadamente 1,25Vpp. Tenga en cuenta que es improbable que tenga este valor exacto y, aunque lo tuviera puede que no sea el valor real, dado la tolerancia de los diodos D3 y D4 en el cir-

Figura 30

Figura 31

Figura 32

Figura 33

Figura 35

Figura 34

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Osciloscopio para PC 2 Canales, 1400Vpp, 1MHz Lista de Materiales, Doble Trazo IC1, IC6 - LF356 - Operacional IC11 - CA741 - Operacional IC4, IC9, IC5, IC10 - Jack stereo para miniplug IC5 - Conector común D1, D2 - Zener 3,3V x 1W, Opcional

D3, D4 - 1N4148 R1, R7, R8, R14 - 100Ω R2, R9, R16, R19 - 1kΩ R3, R6, R10, R13 - 10kΩ R4, R11, R17, R18 - 100kΩ R5, R12 - 1MΩ R15 - 10MΩ VR1, VR2 - Potenciómetro lineal de 1kΩ

cuito de la figura 2. En la figura 37 vemos que nosotros realizamos el ajuste hasta obtener 1,265Vpp. Cierre el panel de audio y ya está en condiciones de usar su osciloscopio. Los controles, que ya hemos explicado anteriormente, son los mismos que posee un osciloscopio por lo que no tendrá problemas en su uso. Si no sabe manejar el osciloscopio, en nuestra web, con la clave que le hemos dado, encontrará un manual de manejo de este instrumento.

IC2/IC3, IC7/IC8 - Llaves selectoras de 1 polo y 4 posiciones Varios: Conectores para baterías de 9V, placa de circuito impreso, cables para conexión, puntas de prueba, estaño, gabinete, etc.

Sólo para que compruebe la versatilidad del equipo, puede medir la señal de la red eléctrica desde un tomacorrientes. Tenga cuidado al medir, las puntas deben estar aisladas (incluso la de masa) y para hacer la medición puede emplear un enchufe, siguiendo la indicación de la figura 38, teniendo en cuenta que la zapatilla de contactos debe estar sin tensión mientras conecta las puntas de prueba (tenga mucho cuidado). Antes de colocar la señal recuerde que debe Figura 37

Figura 36

Figura 39

Figura 38

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girar la llave selectora de la placa en la posición “x1000”, SI NO LO HACE DAÑARA LA PLACA. El ajuste de atenuación continua no debe variar, tiene que permanecer en la posición de máxima resistencia. Una vez que esté lista la conexión, al aplicar tensión al toma, en la pantalla del osciloscopio aparecerá una imagen como la de la figura 39 Note que la medida indica 236,6V eficaces y la onda es de forma senoidal con una frecuencia de 50,025Hz, lo que indica que estamos dentro de los valores esperados.

Conclusión El autor libera el uso de este programa para fines educativos. Si algo funciona mal y descubrió una falla, por favor envíe un correo a [email protected]. Si usa el programa para un proyecto en una universidad o escuela, por favor, escríbale al autor informando dicha situación.

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Este programa se puede usar y transmitir para uso en escuelas. Invitamos a todos nuestros lectores a que experimenten con los programas de uso libre que aquí se exponen y que armen la interfaz que se propone como montaje en esta misma edición con el objeto de ampliar las características del osciloscopio. Para descargar todos los programas que mencionamos en este artículo, le recordamos que debe dirigirse a nuestro portal: www.webelectronica.com.mx

Debe seleccionar la opción password e ingresar la clave (como lector) “pañol”. Si ingresa como socio del Club SE, podrá descargar archivos adicionales. Le recordamos que para ser socio de nuestra comunidad de electrónicos debe registrarse en línea sin cargo alguno. En dicho sitio encontrará todo el material y explicación para poder sacarle el máximo provecho a este equipo y usarlo como un equipo comercial de dos canales de 1MHz y 140Vpp. ☺