Archivos para diciembre, 2013

Cualquiera que haya experimentado con la puesta a punto o el diagnóstico de un circuito digital apreciará la utilidad del instrumento que en este proyecto se propone. La punta lógica que resulta del ensamblado de este proyecto, permite establecer en forma audible el nivel lógico de un punto en un circuito digital sin que sea necesario retirar la vista del circuito para observar el resultado de la prueba en el instrumento.

Descripción
La punta lógica sensa el estado, alto o bajo, del punto bajo prueba, y emite en respuesta un tono audible de alta o baja frecuencia (agudo/grave) que permite identificar fácilmente el nivel lógico del punto de interés. Para niveles lógicos de 5V la frecuencia del tono es de 2.5kHz, y para niveles de 0V la frecuencia del tono es de 1.4kHz. Si el punto bajo prueba presenta condición de abierto, alta impedancia, la punta ignora el nivel de voltaje sensado y no emite señal audible alguna.

El instrumento, además, opera a partir del voltaje de polarización del circuito bajo prueba, por lo cual no requiere de fuente de alimentación propia. Por su forma de construcción, puede ser utilizado tanto en circuitos TTL como en CMOS. El parlante utilizado es del tipo piezoeléctrico, lo que hace que esta punta lógica sea liviana y muy compacta.

 
Funcionamiento
El voltaje sensado por la punta de prueba (la sonda) es presentado a dos comparadores que se encargan de establecer la condición lógica del punto bajo prueba. El resultado de la comparación da origen a tres posibilidades claramente definidas.

Por un lado, puede resultar que el punto sensado se ubique dentro del rango de voltajes que lo catalogue como alto, lo que además produce la activación del oscilador de alta frecuencia.

Por el contrario, puede suceder que el resultado de la comparación establezca que el nivel de voltaje sensado se ubique en el rango de los voltajes bajos y, en consecuencia, será el oscilador de baja frecuencia el que se active. Si los comparadores de entrada determinan que el nivel sensado no cumple los requisitos que lo cataloguen como alto o como bajo, no se producirá la activación de ninguno de los osciladores y la punta lógica permanecerá en silencio, indicando la condición de voltaje anormal en el circuito.

Como complemento a la anterior lógica de verificación de nivel y activación de osciladores, se dispone de un amplificador sencillo de audio y de un transductor piezoeléctrico que hace las veces de parlante.

La lógica de detección de niveles está conformada por los dos amplificadores operacionales demarcados como A y B. La red de resistencias R3, R4 y R5 determinan los puntos de umbral para cada uno de los comparadores.

El punto de ingreso de la sonda, P, se conecta al circuito a través de las resistencias R1 y R2, las cuales se encargan de establecer un nivel de voltaje exactamente igual a la mitad del voltaje de operación del circuito de la punta, por lo cual, cuando la sonda está al aire, el voltaje que llega a los dos comparadores se ubica justo a medio camino entre los niveles alto y bajo, por lo cual el resultado de la comparación no es alto ni bajo, inhibiendo así la operación de los osciladores de generación de tono audible.

Las salidas de los comparadores del LM393 son de colector abierto, por lo cual es necesario el uso de las resistencias de pull-up R6 y R7. La salida de cada uno de los dos comparadores es la entrada de habilitación de los osciladores controlados, los cuales se implementan a partir de disparadores Schmitt con resistencia de alimentación para forzar la oscilación del circuito cuando su entrada de habilitación es uno lógico. La constante de tiempo del oscilador superior es de 1 milisegundo y la del oscilador inferior es de 2 milisegundos, lo que resulta en frecuencias aproximadas de operación de 1kHz y 500Hz respectivamente.

Las compuertas Schmitt conectadas con sus entradas en corto proveen aislamiento (hacen las veces de buffer) entre los circuitos de oscilación y el amplificador de potencia. Los diodos D2 y D3 están conectados para operar como una compuerta OR discreta, permitiendo que la salida de cualquiera de los dos osciladores tenga acceso al amplificador de audio. Este último no es más que un transistor operando en modo de saturación y corte para amplificar en corriente los pulsos emitidos por cualquiera de los dos osciladores. El diodo D1 evita daño a la punta en caso de conectarse invertida a la polarización del circuito en prueba.

Ver Punta Lógica Audible

Lista de Componentes
1 Circuito Integrado LM393
1 Circuito Integrado CD4093
1 Transistor PN2222A
2 Resistencias 120KΩ 0.25W
2 Resistencias 47KΩ 0.25W
1 Resistencia 33KΩ 0.25W
3 Resistencias 10KΩ 0.25W
2 Resistencias 100KΩ 0.25W
1 Resistencia 10Ω 0.25W
3 Capacitores Cerámicos 10nF x 50V
1 Capacitor Electrolítico 47uF x 50V
3 Diodos 1N4148
1 Buzzer Piezoeléctrico 12V [sin oscilador]
1 Punta de Prueba Metálica

 

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