Ya ha pasado alrededor de 1 año desde que comencé con este proyecto y la
verdad no pensaba que me llevaría tanto tiempo finalizarlo, la causa principal
de esta demora, se debe a los pocos momentos que le he dedicado para trabajar
en él. De cualquier forma, por fin me he sacado de la cabeza esa inquietud de
saber que tengo un proyecto a medias, que debo de concluir.
Antes de profundizar en el tema,
quiero mencionar el nombre que le he dado al instrumento, si bien puede
considerarse un clon de el “Transistor Tester” (probador de transistores) con
el firmware de Karl-Heinz Kübbeler, el nombre solo indica que realiza una
medición a un solo grupo de componentes, así que un nombre más apropiado puede
ser “Multi-Probador Automático”, ya que
además de un probador de transistores también realiza diferentes mediciones que
conoceremos más adelante. Aunque no me gusta nombrar las cosas en ingles pues
en mi país se habla el español, por comodidad del nombre corto y por la
costumbre de nombrar algunas cosas en otro idioma, el instrumento lo he
etiquetado como “Automatic multi-tester”. Ya sé que el nombre del cacharro es
de poca importancia pero ya me he encariñado con él y decidí ponerle un nombre
adecuado. ¡Ahora sí, entremos en tema!
Características
Las características respecto a la función que se encarga de analizar los
transistores, son prácticamente las mismas que en el “Transistor Tester” original, excepto en la
forma en que se registra la Resistencia
en Serie Equivalente (ESR) y la inductancia; debido a que estos resultados
no son tan precisos se optó por crear un circuito independiente para medir con
más exactitud tales magnitudes. Así pues, las características del artefacto
son:
1.
Usa el
microcontrolador PIC18F2550
2.
Los
resultados son mostrados en un LCD de 2x16 caracteres
3.
Se
utilizan 4 botones para facilitar su operación.
4.
Consumo de
corriente aproximado de 60 mA durante la operación y menos de 20 nA en estado
apagado.
5.
Detección
automática de transistores bipolares PNP y NPN, MOSFET de canal N y P, JET,
diodos, diodos dobles, tiristores y triacs.
6.
Detección
automática de la posición de pines.
7.
Medición
del factor de amplificación de corriente de transistores bipolares y medición
del voltaje de umbral Base-Emisor de transistores bipolares.
8.
Los
transistores Darlington pueden ser identificados por el voltaje de umbral y el
elevado factor de amplificación de corriente.
9.
Detección
del diodo de protección de transistores bipolares y MOSFETs.
10.
Medición
del voltaje de umbral de la puerta y el valor de la capacitancia de la puerta
de MOSFETs.
11.
Hasta dos
resistencias son medidas y mostradas con su símbolo y valores con hasta 4 decimales y la unidad.
Todos los símbolos están rodeados por el número de prueba del medidor (1-3).
Así que, potenciómetros también pueden ser medidos. Si el potenciómetro es
ajustado a uno de sus finales, el medidor no puede diferenciar el pin central y
el pin final.
12.
La
resolución de la medición de resistencia es de 0.1 ohm, valores mayores a 20 MΩ
son detectados, pero la precisión no es buena.
13.
Un
capacitor puede ser detectado y medido. Es mostrado con su símbolo y valor con hasta 4 dígitos y la unidad. El
rango es de 1 pF hasta 0.1 F. La
resolución es de 1 pF.
14.
Para
capacitores con valores arriba de 5000 pF la perdida de voltaje puede ser determinada.
La cual da un indicio del factor de la calidad del capacitor.
15.
Hasta dos
diodos son mostrados con su símbolo en el orden correcto. Adicionalmente el flujo
de voltaje es mostrado.
16.
Los LED
son detectados como diodos, el flujo de voltaje es mucho más alto que lo
normal. LEDs dobles también son detectados como 2 diodos.
17.
Los diodos
Zener también pueden ser detectados si la tensión de ruptura inversa es menor a
4.5 V. Estos son mostrados como dos diodos y se identifican como diodos Zener
por los voltajes.
18.
Si más de
3 tipos de diodos son detectados, el número de diodos encontrados es mostrado
con un mensaje diferente. Esto puede ocurrir únicamente, si los diodos están
conectados en las tres sondas y al menos uno es un diodo Zener. En este caso es
necesario conectar solo 2 sondas y comenzar la medición unas tras otra.
19.
Medición
de la capacitancia de un diodo en la dirección inversa. Transistores bipolares
también pueden ser analizados si solo se conecta la Base y el Colector o
Emisor.
20.
Solo es
necesario una medición para encontrar la conexión de un puente rectificador.
21.
El tiempo
de prueba es de alrededor de 2 segundos, un capacitor puede causar un mayor
periodo.
22.
El
software puede ser configurado para activar y establecer el tiempo de apagado automático
si no se realiza una acción en la operación.
23.
Calibración automática de la resistencia interna de los pines de
prueba y fácil calibración de la
capacitancia parasita presente en los pines de prueba.
24.
Muestra la
corriente de corto circuito del Colector Iceo sin corriente en la base y la corriente
residual del Colector Ices con la base conectada al nivel del emisor.
Estos valores son únicamente mostrados si no son cero (especialmente para
transistores de Germanio).
25.
Incorpora
un menú para facilitar la operación entre varias funciones.
Hasta este punto tales características son iguales al instrumentó
original con pequeñas mejoras. A continuación se presentan las mediciones que
se mejoraron y las nuevas implementadas.
26.
En el menú
se puede elegir la función “Frec+CT” (medición de Frecuencia y del Ciclo de
Trabajo). La resolución para frecuencias mayores de 1100 Hz es de 1 Hz y
menores es de 0.01 Hz. Para frecuencias menores de 110 kHz se muestra el ciclo de trabajo con
resolución de 0.1 %.
27.
Con la
función “Volt Ext” una tensión externa
de hasta 55 V puede ser medida con un divisor de voltaje de 11:1.
28.
Con la
función “PWM” se genera una señal cuadrada con frecuencia ajustable de 2929 Hz
hasta 12 MHz y con ciclo de trabajo variable de 1 % a 99%.
29.
Con la
función “PWM” se genera una señal cuadrada con frecuencia ajustable de 2500 Hz
hasta 1 Hz y con ciclo de trabajo fijo de 50 %.
30.
La función
“C+ESR” comienza una medición separada de capacitancia y medición de la ESR,
con un circuito complementario. Capacitores con valores desde 1 µF hasta
alrededor de 0.107 F pueden ser medidos directamente en su circuito, porque tan
solo se emplea un pequeño voltaje de
prueba de 300 mV. La resolución de ESR
menor a 1 Ω es de 0.001 Ω y del rango de
1 Ω a 11 Ω es de .01 Ω. Adicionalmente, también se muestra la perdida de
voltaje del capacitor en %.
31.
Medición
de resistencias menores de 11 Ω también pueden analizadas con la función
“C+ESR” con resolución de 0.001 Ω. Igualmente, está disponible la opción de
poner a cero el valor de resistencia creada por los cables de prueba.
32.
La
medición de inductancias se realiza con un circuito separado y eligiendo la
opción “L/C Meter”. El valor es mostrado con 4 dígitos y la unidad; el rango de
medición es de 1 nH hasta varios H, la resolución máxima es de 1 nH. Con
función de valor a cero.
33.
Medición
de capacitores con muy pequeño valor también se registran con la función “L/C
Meter” y con el interruptor en la posición correcta. El valor es mostrado con 4
dígitos más la unidad. La resolución máxima es de 0.1 pF. El rango de medición
es de 0.1 pF hasta aproximadamente 50000 pF.
34.
La función
“RS232-LCD” permite controlar el LCD a través de una conexión serial a 9600
Baudios. Presionando el botón 4 se
envían un carácter de la A a la Z por el pin transmisor RC6. Después de enviar
el carácter Z sigue un retorno de carro y un salto de línea, y nuevamente se
comienza la cadena.
35.
Con la
función “IR LED” se genera una señal cuadrada con frecuencia de 38 kHz a través
del pin RC2 (sonda 3) al mismo tiempo que el nivel lógico del pin RA1 (sonda 2)
cambia de estado alto por 1 ms ha estado bajo por 2.5 ms.
36.
La opción
“Analizador L.” activa la función de monitor lógico de un canal y con
representación pseudo-grafica. La entrada es por el pin RB3 (sonda de prueba
1). Los tiempos de muestreo van desde 3 µs hasta 10 ms. La forma de empezar a
extraer las muestras puede configurarse por flanco de subida o bajada.
El
circuito del “Automatic multi-tester”
En la entrada anterior mencionamos que el circuito estaba en fase de
prueba y que conforme avanzara el proyecto se iría modificando para lograr
implementar nuevas funciones y acomodar el LCD;
así que el resultado final de tales modificaciones dio lugar el
siguiente esquema.
Circuito del “Automatic multi-tester”.
Si observamos el circuito de forma general nos daremos cuenta que
ciertos pines del microcontrolador son utilizados para dos propósitos, por
ejemplo el pin RB5 es empleado para enviar datos al LCD pero también registra el estado del botón 4,
es decir, funciona como entrada o como salida. Este método de conexión fue
necesario para poder implementar todas las funciones que realiza el
instrumento, si bien pudo remplazarse el microcontrolador por el PIC18F4550 que
posee 40 pines, se hubieran desperdiciado muchas E/S, además de incrementar el
tamaño de la placa de circuito (pero la razón principal es que no tenía otro
PIC :-).
Ahora hablemos un poco más del circuito, especialmente de los bloques
que lo integran.
Alimentación
El circuito de la etapa de alimentación es muy similar al utilizado en
el instrumento original excepto que solo se utilizaron dos transistores para
controlar el encendido y apagado del equipo con un pulsador, nombrado Boton1.
El regulador de voltaje que se recomienda es el MCP1702-5002
principalmente por que funciona a partir
de 5.4 V, sin embargo, he utilizado el clásico regulador 7805 porque es el que
tenía a la mano.
Un punto importante de mencionar involucra el divisor de tensión que se
utiliza para medir el voltaje de la fuente de alimentación, ya que al utilizar
un pin analógico, RA5, que también funciona como salida para control del LCD es
necesario colocar un diodo Zener con tensión de ruptura inversa de
aproximadamente 5 V para proteger el pin. En este caso hemos usado un 1N751A
con tensión de ruptora de 5.1 V.
La tensión máxima de entrada puede ser de hasta 16 V esto se debe a que
al compartir el pin RA5 con el pin de activación del LCD se pueden crear
interferencia si el voltaje del divisor de tensión es mayor a 2 V.
LC-Meter
La etapa que forma el oscilador, el cual varía la frecuencia según el valor
de la inductancia o capacitancia es el popular circuito con el operacional
LM311 llamado “LC Meter”. De este no hace falta hablar mucho, solo destacar que
tanto el pin que registra la frecuencia como el que detecta la posición del
interruptor SW2, también son utilizados para manejar el LCD.
Entrada de tensión
El circuito que se utiliza para medir una tensión externa, nuevamente consiste
de un divisor de voltaje de relación 11:1, con lo que se puede medir hasta 55 V.
A partir de tensiones mayores a 5 V la resolución es de 0.05V, mientras que con
tensiones inferiores a 5 V la resolución es cerca de 0.005 V. En el diagrama se
aprecia que hay dos diodos a la salida del divisor, un zener de 5.1V y un Schottky
; ambos para proteger el pin RB4, el Zener protege de tensiones superiores a 55
V. El diodo Schottky protege de
tensiones negativas, para ello se necesita que la tensión de conducción sea lo más
cercana a cero, en nuestro caso utilizamos un diodo recuperado de un disco duro,
el cual la tensión de conducción es de casi 0.2 V.
Aquí nuevamente se comparte el pin análogo para el control de la
pantalla y como la entrada del LCD posee resistencias que se conectan a
positivo, estas afectan la lectura de tensión externa por lo que es necesario separar
la entrada del LCD. Es por lo anterior que se utilizó un MOSFET canal N que
funciona como un aislador de la entrada D6 del LCD. La única característica requerida
del MOSFET, es que el voltaje de umbral de la puerta sea pequeño, de ser
posible menor a 2 V. Alguno MOSFET que se utilizan en discos duros son ideales
para esta aplicación.
Entrada de frecuencia
Como en los casos anteriores el pin RC0 es usado para medir frecuencia
pero también el mismo pin es usado para conectar el LCD. Para ambas señales el
pin puede ser cambiado a entrada o salida cuando se requiera.
Por tal característica es necesario un circuito extensión que aporte una
protección al pin RC0 contra algunos
peligros que pudiese tener las señales periódicas, como son tensiones
superiores a 5 V y tensiones negativas. También debe ser capaz de mantener la
forma de la señal hasta el pin RC0 para una medición correcta del ciclo de
trabajo, además de amplificar las señales débiles a niveles TTL. Cumpliendo con
estas exigencias diseñamos el circuito que se aprecia en el esquema, que a
pesar de invertir la lógica de la señal, en el programa del PIC puede ser
configurada para una lectura efectiva del ciclo de trabajo.
Circuito de control
El circuito de control esta formado, básicamente por el microcontrolador
PIC18F2550 en donde la frecuencia de operación es de 48 MHz, a pesar de utiliza
un cristal de 8 MHz, con ayuda del PLL (“Phase Locked Loop” o lazo enganchado en fase) interno del PIC se logra tal frecuencia
de trabajo.
Notar que se ha optado por usar un divisor de voltaje para crear la
tensión de referencia en el pin RA3 de 0.512 V, esto para el conversor de
análogo a digital (ADC); cabe señalar que la resistencia variable a utilizar
debe ser del tipo multi-vuelta para un ajuste preciso.
Circuitos adicionales
En esta categoría se presentan dos pequeños circuitos que no están
presentes en al diagrama general, la razón es porque pueden ser opcionales.
El primer circuito está relacionado con la protección de las tres sondas
de prueba TP1, TP2 y TP3. En la documentación del “Transistor Tester” (que se
puede descargar más abajo) recomienda dos circuitos como protección, sin
embargo para nuestra versión solo el segundo circuito es compatible, el cual
consiste en utilizar diodos como protección de tensiones residuales elevadas de
los capacitores que no se descarguen previamente. Esta protección no es
totalmente segura, sin embargo, con ella se aumenta la posibilidad de que las
sondas de prueba no sufran daño.
Protección adicional con diodos a las sondas de
prueba.
El segundo circuito adicional se muestra en la figura siguiente, el cual
es necesario para poder medir la resistencia en serie equivalente (ESR),
capacitancia y pérdida del voltaje, de forma continua.
El circuito está formado principalmente por un transistor para
suministrar una corriente hacia el dispositivo bajo prueba (DBP) a través de
R1, de un MOSFET que se encarga de descargar el capacitor de ensayo y de dos
diodos de protección. Recomiendo que el diodo D2 tenga una tensión de
conducción de menos de 0.3 V, por tanto debe ser del tipo Sckottky, esto para
garantizar la protección de la terminal TP2 de tensiones negativas.
El método que se utiliza para medir la capacitancia es el mismo que se
emplea con las sondas de prueba, obviamente cambiando algunas variables. Antes
de comenzar con la prueba se descarga el capacitor por medio del MOSFET por un
corto periodo de tiempo definido, a continuación de envía un pulsos de
corriente activando el transistor Q1 con una duración de 10 µs, después se mide
la tensión ganada y si el valor no ha alcanzado un mínimo de 300 mV , se
repiten los pulsos hasta 65500 (0.655 s ) veces. Pero si después de 8187 (0.081
s) pulsos un voltaje mínimo de 37 mV no se ha alcanzado, la medición se cancela
por que no se podrá llegar a 300 mV con los pulsos de corriente empleados. El
valor del capacitor es calculado con la tensión obtenida y el número de pulsos,
en una tabla la cual contiene factores para obtener la capacitancia en nF.
El principio de medición de ESR se basa en la caída de tensión en el
condensador. Una vez más, el DBP es descargado para deshacerse de cualquier
carga que pusiese haberse acumulado durante el ciclo previo de medición. Es
entonces, cuando el DBP se somete a un pulso de corriente, solamente el tiempo
suficiente para que el ADC interno del PIC realice una lectura (alrededor de 3
µs). Debido a que el pulso es muy breve, se asume que la parte capacitiva del
DBP no es cargada. La caída de tensión a través del DBP se atribuye únicamente
a la ESR, por lo tanto la tensión registrada por el ADC es proporcional a la
ESR.
Con la tensión de referencia externa del ADC de 0.512 V se logra una
resolución real de 0.01 Ω, pero haciendo uso de la técnica de Sobre Muestreo, se consigue una
resolución estimada de 0.001 Ω. La técnica de Sobre Muestreo consiste en
sumar una gran cantidad de lecturas de la ESR (en este caso 100 muestras) y
promediarlas.
Configurando
el “Automatic multi-tester”
En el archivo de cabezada “Transistortester.h” del Software del
instrumento y entre las primeras líneas de código se encuentran algunas
opciones para configurar el funcionamiento del aparato, por medio de las
directivas #define. Tales opciones
se describen a continuación.
COMMON_COLLECTOR: Activa la medición de la ganancia de los
transistores (hFE) con el circuito de colector común. Esta opción esta activada
por default.
COMMON_EMITTER: Activa la medición de la ganancia de los
transistores (hFE) con el circuito de emisor
común.
AUTO_CAL: La capacitancia parasita (“zero offset”)
registrada con la función de auto medición es guardada en la memoria EEPROM.
También se mide la resistencia interna de las salidas del puerto analógico
conectadas a GND. Esta configuración es necesaria para una correcta medición de
capacitancia.
EBC_STYLE: Especifica el formato de salida de la
disposición de pines de los transistores. Sin esta opción la disposición es
mostrada con el formato “123=…”, donde cada punto representa a E (Emisor), B
(Base) o C (Colector); para transistores FET cada punto puede ser G (Gate), D
(Drain) o S (Source). Si la secuencia de los pines de prueba no es 123 en la
dirección de lectura, se puede invertir la secuencia con la opción EBC_STYLE
321, la asignación de pines es entonces mostrada con el estilo “321=…”. Con la
opción EBC_STYLE 0 el formato de salida es “EBC=…” o “GDS=…”.
NO_NANO: Especifica que el prefijo decimal nano no será
usado para mostrar los resultados de la medición. Así el valor de la
capacitancia será mostrado en µF en lugar de nF. En este caso no se ha
activado.
ANZ_MESS: Esta opción especifica cuantas lecturas de una
ADC (Conversión Análoga a Digital) deben realizarse y acumularse. Se puede
seleccionar un valor de entre 5 y 200 para obtener el valor promedio de una
medición ADC. Un valor alto mejora la exactitud, pero aumenta el tiempo de medición.
Originalmente se ha configurado con un valor de 10.
POWER_OFF: Esta opción activa la función de apagado
automático. Si no se especifica esta elección, el funcionamiento será continuo
hasta que el suministro de energía sea desconectado por un interruptor, en este
caso el circuito de encendido y apagado por botón no es necesario.
El tiempo permitido sin realizar una acción (apretar los botones), estando
en el menú es de 30 segundos, posterior a este periodo se entrara a la rutina
de apagado automático. Mientras que el tiempo de apagado dentro de una función
es de aproximadamente de 6.5 minutos, si no se realiza una acción, de lo
contario se restablecerá el contador.
El tiempo de apagado dentro de una función puede ser cambiado,
modificando el valor de la opción TIME_OFF,
la fórmula para el Tiempo de Apagado es: TA= TIME_OFF x 0.04369. Por ejemplo 6 min = 8240 x 0.04369.
BAT_CHECK: Activa la medición del voltaje de la batería
(o fuente de energía) y el resultado se muestra en el LCD. Si no se activa esta
opción, entonces el número de la versión de Software es mostrado en el LCD. Activada por default.
WITH_THYRISTOR_GATE_V: Con esta opción se muestra el voltaje de la
puerta de los tiristores. Activada por default.
SHOW_ICE: Habilita la medición de corriente de Colector Iceo sin corriente en la base y la corriente
residual del Colector Ices con la base conectada al emisor. Estos
valores son mayores a cero especialmente en transistores de Germanio. Activada por default.
SEARCH_PARASITIC: Se activa la función para encontrar el transistor
parasito, de un transistor construido con un diodo de protección en su misma
estructura. Por ejemplo, en un transistor NPN con esta característica, puede
identificarse un transistor parasito PNP. La forma de indicar que se detectó un
transistor parasito es con la marca NPNp o PNPn. Si se mantiene presionado el
botón 3 (“Ok”) durante la salida del resultado, el parámetro del transistor
parasito es mostrado.
INV_DUTY_CICLE: Habilitando esta opción se invierte el valor del
ciclo de trabajo, por ejemplo un ciclo de trabajo de 20 %, invertido es 80%. La
configuración se elige de acuerdo al circuito utilizado para la entrada de
frecuencia. Función activada para
nuestro instrumento.
Con la opción PERIOD_MAX se especifica la frecuencia mínima que puede ser
medida. La fórmula para obtener el valor deseado es: Frecuencia Mínima = 1/(PERIOD_MAX x 0.00546125). La
configuración escogida fue “PERIOD_MAX 400”, que permite registrar una
frecuencia mínima de 0.457 Hz.
Construcción
La construcción de algún invento es la parte favorita de muchas personas
que se encuentran en el campo de la electrónica, o de cualquier área,
especialmente cuando no se tiene un modelo a seguir o cuando no cumple sus
expectativas.
En mi caso no es la excepción, así
que les cuento como realice el cuerpo del instrumento. La idea principal fue
reutilizar algún gabinete de cualquier aparatado que cumpliera con las
dimensiones del circuito del “Automatic multi-tester”. La mejor opción que
halle, fue usar la caja de un viejo radio, que convenientemente tienen la
función de linterna la cual es muy útil para ver bien las letras de los
pequeños semiconductores. Además de que cuenta con interruptores y un
compartimiento para dos pilas AA, donde fácilmente pueden ser colocadas dos
baterías pequeñas de Li-Po en serie para obtener una tensión de 7.2 V,
suficiente para un correcto funcionamiento del instrumento.
A continuación las imágenes de como quedo la instalación del circuito en
el gabinete.
Se adaptó un conector hembra para alimentación
externa.
Instalación en el interior:
Como se puede observar, el
circuito fue montado sobre una placa de prototipos perforada, utilizando cable
calibre #28 AWG, esto para facilitar las modificaciones que se fueron
realizando hasta tener la versión actual terminada.
También se destaca una parte del circuito que fue construido en una
pequeña placa fenólica de forma superficial, los circuitos corresponden a la entrada de tensión externa, la entrada
de frecuencia y las tres sondas de prueba con el circuito adicional, con diodos,
para su protección. Esto debido al poco espacio disponible.
Para finalizar la construcción se mejoró un poco la presentación del
cacharrito, simplemente colocándole un adhesivo con su nombre, la tarea de cada
botón y algunos símbolos electrónicos.
En este punto, dudo que se una gran diferencia en la presentación, pero al
menos ¡sabemos la función de cada botón!
En cuanto al circuito adicional para medir capacitancia junto con la
ESR, que puede ser considerado como un accesorio, se elaboró con la
característica de poder ser operado con una mano, muy útil cuando se miden
capacitores en placas de circuitos ya que podemos manipular más ágil la placa
con la otra mano. Para lograr esta característica no fue necesario diseñar un
costoso y sofisticado mecanismo, simplemente se requirió de un simple compás y
de dos trozo de 8 cm de alambre de cobre calibre #12. Las imágenes siguientes
describen mejor el accesorio.
Cada pedazo de alambre de cobre fue colocado en cada lado del compás por
medio de un alambre más delgado, el cual fue cubierto con cinta de aislar para
una firme atadura. También se nota que las puntas del alambre de cobre fueron
afiladas y estañadas. Mientras que el circuito adicional fue colocado
superficialmente en una pequeña placa de cobre que también hace la función de
conector.
Grabación
del PIC18F2550
Una vez teniendo el circuito armado lo que sigue es grabar el archivo
con extensión HEX, que lo comparto al final de esta entrada. Se puede utilizar
cualquier programa para cargar el archivo al PIC, pero antes debemos asegurarnos
que los datos de la memoria EEPROM lleguen hasta las 6 últimas posiciones. Lo
anterior lo menciono porque en el programa WinPic800 si no se desactiva la
opción “Datos 18Fxxx Dirección * 2” (Configuración/Software/HEX) no se cargan
correctamente los datos en la EEPROM, que es justamente donde se encuentran
almacenados algunos mensajes y símbolos para ser mostrados en el LCD. El
programa que recomiendo, para no tener algún problema es el PICkit2, ya que con
este se extrajo el HEX de un PIC funcionando correctamente.
Si posteriormente queremos modificar el programa del PIC, debemos
recurrir al código fuente, el cual se encuentra el final de esta entrada,
y generar el archivo HEX con el compilador PCWHD de CCS. El
requisito del compilador es que sea de una versión igual o superior a la 4.104,
ya que las versiones anteriores no optimizan mucho el código y por lo tanto
sobrepasa la memoria del PIC.
Una vez generado el nuevo archivo HEX no es necesario cargarlo con un
quemador de PIC, ya que el primer archivo HEX incorpora un Bootloader por
puerto serie con una velocidad de trasmisión de 115200 Baudios, esto significa
que podremos actualizar el programa usando la herramienta “Serial Port Monitor”
del propio compilador junto con la opción “Download Software” para transferir
el HEX al PIC. Para entrar en modo Bootloader se debe mantener presionado el botón
2 hasta que se encienda el instrumento con el botón 1, es entonces cuando se
puede soltar el botón 2, pero sin dejar de presionar el Botón 1, de lo
contrario el aparato no permanecerá prendido. Cuando se activa el Bootloader el
PIC manda el carácter “B”.
Operación
El uso del multi-probador automático es muy simple, sin embargo es
necesario conocer algunos detalles. Empecemos por describir la acción de cada botón,
lo cual se puede deducir fácilmente con la etiqueta colocada en el instrumento.
El botón 1 sirve para encender el instrumento, una vez encendido se utiliza
para pasar a una opción anterior del menú. Con el botón 2 se regresa al menú
cuando se está dentro de una función. Con el botón 3 se ingresa en la función
mostrada. Finalmente el botón 4 sirve para pasar a la siguiente opción del menú
pero también apaga el instrumento si se mantiene presionado por al menos 1.5 s,
estando en el menú. Ahora bien, la labor de cada botón cambia cuando se está
dentro de una función, como veremos a continuación.
“SC-Test v1.11k >”
Se puede decir que esta es la función principal del instrumento, su
operación es sencilla solo se presiona el botón 3 para comenzar la medición.
Antes de comenzar a usar esta función por primera vez en necesario registrar la
capacitancia parasita de las terminales de prueba, para ello debemos mantener
presionado el botón 3 desde el menú hasta que aparezca el mensaje “Cap.
Parasita!” seguido de algunos resultados, los cuales son guardados en la
EEPROM.
Los resultados de la medición del diodo de protección de transistores y
los valores de Iceo e Ices son mostrados en la segunda línea del LCD por
5 segundos o hasta que se presiona el botón 3.
“< L/C Meter >”
Para lograr una medición precisa en importante ajustar el valor a cero.
Para un inductor ponemos en corto las terminales de prueba y presionamos el botón
4 para que tome la referencia. Para un capacitor, las terminales se dejan
libres mientras se presiona el mismo botón. En ambos procedimientos, después de
presionar el botón aparece el mensaje “Zero!”, también ambos valores de referencia
son almacenados en la memoria EEPROM.
“< C+ESR >”
Para iniciar esta función es necesario conectar el circuito
correspondiente en las terminales de prueba, de lo contrario no se podrá
acceder a ella y se mostrara el mensaje “Error!”. También es necesario
establecer el valor a cero, para ello se ponen en corto las terminales de
prueba y se presiona el boton 4, inmediatamente aparece el mensaje “Zero!”.
Para medir la resistencia de elementos inductivos se debe mantener
presionado el botón 3 mientras se realiza la medición.
“< RS232-LCD >”
Los comandos que admite son
iguales a los usados por la “Mega-Herramienta”. Además de recibir mensajes, si
se presiona el botón 4 se envía un carácter de la A a la Z, después de la Z de
envía un retorno de carro y salto de línea. Funciona a 9600 Baudios.
“< Frec+CT >”
Esta función se encarga de medir la frecuencia de una señal, así como su
ciclo de trabajo. Las características de exactitud son similares a las de “Mega-Herramienta”.
“< Analizador L.>”
Cuando se inicia la función, la sonda de prueba 1 se configura como
entrada lógica y la sonda de prueba 2 se puede usar como referencia ya que su
estado se cambia a tierra. Los niveles lógicos recibidos deben ser TTL.
Iniciada la función, se puede configurar el tiempo de muestreo, con el
botón 1 se disminuye y con el botón 2 se aumenta. Los tiempos de muestreo
establecidos en µs son: 3, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000, 5000 y
10000. También es posible establecer el nivel lógico que actuara como disparador,
esto con el botón 4. Un 0 indica que el disparador es por flanco de bajada y el 1 indica que el
disparador es por flanco de subida.
Para proceder a realizar una captura de 120 muestras, se presiona el botón
3. Los resultados se muestran con representación pseudo-grafica. Con los
botones 1 y 4 se puede desplazar la pantalla en
dirección de los botones. Con una pulsación rápida del botón 2 se
regresa al menú anterior y una pulsación larga devuelve al menú principal.
En lo que respecta a la exactitud del tiempo de muestreo, para el valor
más bajo, el error es de aproximadamente 10%, pero al aumentar los valores el
error disminuye proporcionalmente, por ejemplo para un tiempo de muestreo de 20
µS el error es de alrededor de 1.5 %.
“< PWM-Off >”
La salida de frecuencia es a través de la resistencia de 680 Ω de la sonda
de prueba 3, así la sonda de prueba 2 se puede usar como tierra. El botón 4 y 3
se usa para aumentar o disminuir la frecuencia, mientras que los botones 2 y 1
elevan o reducen el ciclo de trabajo. Para regresar al menú principal se debe
presionar simultáneamente el botón 2 y 3.
El rango de frecuencias en las cuales se puede modificar el ciclo de
trabajo de 1 % a 99% son de 2929 Hz hasta 12 MHz. Por debajo de este rango las
frecuencias de salida disponibles, con ciclo de trabajo fijo de 50 %, son:
2500, 2000, 1500, 1000, 500, 100, 50, 10 y 1 Hz.
Cabe mencionar que los valores de la frecuencia con PWM mostrados en el
LCD pueden no ser completamente exactos a la frecuencia real de salida, esto se
debe a que son valores calculados de acuerdo a la configuración del
Temporizador 2 del PIC, por lo que si se busca una frecuencia exacta se debe hacer uso de un frecuencímetro.
También vale la pena mencionar
que al salir de la función se almacena en la memoria EEPROM la última
frecuencia utilizada, la cual estará disponible al volver a la función.
“< IR LED >”
Esta función es útil para probar módulos receptores de IR. Para ello se
debe conectar un LED infrarrojo en las sondas de prueba 2 y 3. Si el ánodo del
LED se conecta en la terminal 3 se enviara una señal de 38 kHz con una duración
de 1 ms y se detendrá por 2.5 ms. Si por el contrario se conecta el ánodo en la
terminal 2, la señal durara 2.5 ms y se apagara 1 ms.
“< Volt Ext ”
Al entrar en la función, inmediatamente inicia la lectura de tensión
presente en el pin RB4. Puede conseguirse una calibración precisa si se
remplazan las resistencias del divisor de tensión por un potenciómetro
multivuelta.
Ejemplos
de medición con el instrumento
Por supuesto no pueden faltar muchas imágenes del instrumento realizando
la medición a diferentes componentes.
2N1893
BF495
BC548
B857
TIP41C
D2159
IRF730A
IRF9610
IN4148
LED ROJO
SBL1040CT
SBL1040CT
LED AMARILLO
R.15Ω
R.100Ω
R.10MΩ
LM7812
MCR100-6
POTENCIOMETRO 20kΩ
Cap. 1µF
Cap.
1000pF
Cap. 39pF
Cap. 4.7pF
Cap. 6800 µF
Cap. 3300 µF
Alambre magneto
Bobina con 7 espiras de
alambre magneto
Bobina 100µH
Bobina 22mH
Bobina 33mH
Bobina
toroide
Pequeño transformador
Capacitancia de un LED
amarillo
Capacitancia de un diodo 1N4148
Cap. ESR 6800µF
25V
Cap. ESR 3300µF 25V
Prueba directa en placa de circuito Prueba de ESR
en un rectificador de C.A
Prueba directa en placa de
circuito
Medición de una resistencia de 47 mΩ
Uso de la linterna para mejorar la visibilidad
PWM con Ciclo de Trabajo (Duty
Cicle) de 12% PWM con Ciclo
de Trabajo (Duty Cicle) de 99%
Analizador lógico (T. muestreo 3 µs) muestra
el Señal de 10 kHz con ciclo
de trabajo del 80%.
carácter “J” (01001010) de una
transmisión serie
a 57600 Baudios.
Medición de
frecuencia Medición de tensión
externa
Conclusión
En la primera parte de este proyecto mencionamos que nuestro objetivo
era reproducir el instrumento original usando un microcontrolador PIC y además
agregar nuevas funciones. Hoy día, puedo decir que el objetivo fue logrado, sin
embargo otras funciones que tenía en mente no pudieron ser implementadas
debido a la falta de memoria del PIC.
Por el momento no tengo pensado diseñar el PCB ya que el montaje que
realice, a pesar de no ser muy profesional, funciona muy bien. Aunque no es un
gran problema, debido a la sencillez del circuito, la mayoría de todo aquel que
conozca los componentes empleados puede armar el circuito ya sea en un
Protoboard para hacer pruebas o en una placa perforada. Por si alguien quiere
diseñar su propia PCB, igualmente comparto el esquema hecho en ISIS de Proteus
7.9.
Asimismo quiero dejar bien en claro, que aunque un poco más del 50 por
ciento del algoritmo fue tomado del instrumento original (con Firmware de
Karl-Heinz Kübbeler) , más que una copia fiel puede considerarse como una
versión alternativa del instrumento o como un descendiente del mismo. Cada
quien tomara la decisión de cual instrumento le conviene más, de acuerdo a sus
necesidades.
En la referencia del proyecto original se puede encontrar toda su
documentación, sin embargo también les facilito la información principal en
formato PDF.
Para terminar, les comento que las posibilidades de este instrumento todavía
no se terminan, aún quedan en el aire muchas funciones por implementar, no
obstante serán con otro PIC de mayores recursos, pues en el actual la memoria
disponible es insuficiente. Pero antes de empezar a hablar de nuevas versiones
futuras; ¡a disfrutar el “Automatic multi-tester” que vivimos en el presente!
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