Sonda Lógica con PIC.

Construya su propia sonda digital.

PROLOGO.

Si intentamos utilizar el polímetro, para conocer los niveles lógicos de un circuito bajo control, no podremos leer el verdadero nivel lógico debido diversas causas como, a la inercia coercitiva del galvanómetro, el polímetro no es adecuado para detectar los rápidos cambios de nivel de una serie de impulsos también llamado tren de impulsos. Las sondas lógicas, pueden ayudarnos proporcionando una indicación óptica del nivel lógico (mediante LEDs o mediante sonidos), en la patilla del circuito integrado o la pista bajo prueba, siempre que las variaciones sean relativamente lentas o estáticas.

Considerando que necesitamos conocer el estado lógico de un punto del circuito, bajo prueba o hacer un seguimiento de una señal, si no disponemos de un osciloscopio, sólo un polímetro, las posibilidades de éxito, se verán comprometidas a poco que tengamos que, seguir una señal de baja frecuencia. En estos casos, es necesario disponer de un elemento llamado Sonda Lógica Digital, la cual nos ayudará en cierto modo, en el cometido que se proponía (siempre que la velocidad no sea demasiado alta), el seguimiento de una señal a través de un circuito funcional.

Fig. 1 Sonda lógica sencilla.

Cuando tratamos ciertos montajes en electrónica digital, pronto surge la necesidad de conocer el estado de una puerta lógica en un momento dado o la situación en la que se encuentra un circuito integrado del que sospechamos de su integridad, éste es el momento en que se hace imprescindible, disponer de una sonda que nos permita conocer los diferentes estados que registran los distintos puntos del dispositivo bajo sospecha.

LA SONDA LÓGICA DIGITAL.

En esta ocasión, voy a presentar un proyecto que encontré en la red, hace algún tiempo y que construí, he de decir que funciona perfectamente. La sonda dispone de una punta metálica con la que pondremos en contacto con el punto del circuito digital cuyo nivel se deseamos conocer. La alimentación de la sonda puede ser mediante un par de cables que tomarán la tensión del circuito bajo prueba, por este motivo se disponen dos cables uno rojo (positivo) y otro negro (negativo), mediante pinzas cocodrilo se pueden conectar el circuito o alimentación propia en cuyo caso necesitaremos poner un cable del negativo de la sonda al negativo de circuito en prueba.

En el momento que hagamos contacto con el punto deseado un diodo LED nos indicará el nivel lógico, LED ROJO para el nivel H o alto y LED VERDE para el nivel L o bajo, también se puede utilizar de un zumbador para disponer de dos tonos, un agudo para el valor H y un sonido grave para el valor L.

Voy a describir la construcción de la sonda lógica digital, basada en un microcontrolador. El circuito tiene todos los componentes en una PCB con trazado en una sola cara que, muestra donde alojar cada componente. En todos los proyectos que hago, siempre intento diseñar PCB’s de esta forma, a una sola cara.

Fig. 2 Sonda sobre el protoboard.

Este es el aspecto que presenta el montaje de la sonda digital, este PCB, una vez terminado, se debe introducir en un tubo de plástico al que se le ha practicado un agujero en el fondo, para el paso de la aguja detectora y otros dos agujeros, en un lateral para que asomen los dos LED’s, como se puede apreciar en la foto que se muestra más abajo.

Fig. 3 Aspecto sonda terminada.

Los detalles de construcción, se reducen a poco más que el PCB ya que el resto, depende del contenedor que alojará la sonda. Puede ser una pequeña caja rectangular que se adapte a las medidas del PCB o como se ha mencionado arriba, un tubo en desuso, por ejemplo, de los usados en medicamentos.

No voy a describir en esta ocasión, que finalidad tienen cada uno de los elementos del circuito, eso, entiendo que se tienen conocimientos y, lo dejaré para otra ocasión. Si decide la construcción de la sonda digital supongo que, tendrá ciertos conocimientos en la construcción de diferentes dispositivos, sin duda que eso le ayudará.

EL ESQUEMA.

El esquema es realmente sencillo, debido al uso del microcontrolador PIC16F84A, componente que podemos encontrar fácilmente en las tiendas especializadas del ramo. Dos transistores NPN, dos diodos LED 5^Ømm, con unos pocos componentes pasivos, completan el montaje.

Fig. 4 Esquema de la sonda lógica.

En cuanto al listado de componentes, considero que no es necesario ya que, los valores se muestran en el propio esquema. La entrada de la propia sonda puede ser un alfiler soldado al PCB, para mayor robustez, para el buzzer puede utilizarse cualquiera disponible. El resto de componentes, resistencias de 1/4 W o menor y las capacidades de cerámica.

DETALLES DE CONSTRUCCIÓN.

Utilice un soldador de punta fina (proporcionará la mejor calidad de su soldadura), éste tiende a hacer una soldadura mucho más pequeña, el estaño debe ser de la mejor calidad (1m/m ø del 60% con resina), al soldar fluirá la resina sobre el metal desnudo que lo limpiará, lo que hará más fácil la soldadura, esto significa que la conexión se hará muy rápida y el componente no tendrá tiempo para absorber demasiado calor.

Fig. 5 Parte de los componentes.

 Podemos utilizar placa perforada para realizar el pcb, ya que no es excesivamente complicado, la disposición de los componentes viene obligada por las dimensiones del micro, el resto se puede acoplar a su alrededor, como mejor convenga.

Fig. 6 Esquematizado de posiciones de componentes.

Para mayor seguridad, será conveniente utilizar un zócalo de bajo perfil, para instalar el circuito integrado, puesto que, es el componente más delicado. Asegúrese poner el zócalo en la tarjeta, respetando la muesca que indique el contacto 1, en la dirección adecuada. Los diodos LED junto con los transistores, son los más vulnerables. Además, tenga en cuenta que los diodos LED pueden perder brillo si se calientan demasiado.

LA ALIMENTACIÓN.

Cuando abordamos un proyecto como este, el mayor problema es su alimentación, puesto que no hay soportes disponibles o es raro encontrar para las pilas de botón, para alcanzar los 5V. Entonces, tenemos que idear un sistema de anclaje de las baterías de botón de modo que nos entreguen los 5V, esto se consigue de dos formas:

El primer caso, es el más socorrido, ya que siempre que examinamos un dispositivo, éste ha de disponer de energía a 5V, hecho que nos permite tomar la tensión de 5V para la sonda y el negativo, será el segundo punto y masa común de alimentación. Cada uno tratará de auto-construir un anclaje para conseguir los 5V. En cualquier caso, la toma de masa, mediante un hilo al negativo, siempre es necesaria, por lo que en este caso está garantizada.

Fig. 7 Baterías

Fig. 7b  Anclaje baterías botón.

En el caso de disponer de un sistema alternativo para conectar dos baterías de botón en serie o bien dos baterías botón de 3V (por ese motivo está el diodo D1), sería una solución adecuada. La siguiente es una vista de la sonda.

Fig. 8 Foto de la sonda lógica.

El conjunto de la sonda lógica, se debe insertar en una caja de plástico adecuada o un tubo de dimensiones que permitan su contenido. En la fotografía, se aprecia que se ha modificado la posición de los diodos LED, verde y rojo. Esto es por comodidad, he pensado que, cuanto más cerca de la punta se encuentren los LED’s, más intuitiva su visión será en bajas frecuencias o estática.

Fig. 9 Aspecto final de la sonda lógica.

También existe la posibilidad de extraer una señal digital, para hacerla servir como «Dip», es decir, inyector de señal. Aunque esta opción no la he considerado en esta ejecución, si bien está disponible en el propio programa. Además, se ha dotado al programa de una alarma, dando un pitido cuando no se usa, para avisar que está conectada.

EL PCB

En este enlace puede bajarse el PCB, imprima el dibujo y compare la regla de la izquierda con una regla en centímetros (quizás tenga que hacer algunas pruebas) y cuando coincidan tendrá el dibujo a escala. Ya dispone del PCB, para pasarlo a la placa de circuito impreso, cuando termine de taladrar puede empezar por soldar el zócalo, las resistencias los condensadores, los LED’s y transistores para el final. Compruebe las conexiones y que las tensiones son las debidas, antes de conectar el microcontrolador.

Doy por sentado que usted tiene práctica quemando microcontroladores PIC16F84, en caso contrario, le recomiendo que indague sobre «cómo quemar un PIC», antes de intentarlo. Si desea el archivo necesario para quemar el chip, mire abajo.

Sólo le queda insertar el PIC16F84 en el zócalo después de quemarlo y ya puede probar su sonda lógica digital. Espero que haya logrado construir esta sonda y le saque rendimiento. En principio, deje conectada la sonda lógica sin usarla, en unos momentos debería oír sonar el zumbador, esto es señal de que la sonda digital está esperando que la use o la desconecte.

Haga prácticas con la sonda lógica, aplique la punta (aguja) sobre un punto del circuito, uno de los dos LED’s debe encenderse, si el punto elegido es de nivel alto, se habrá encendido el LED rojo, en cambio si el nivel del punto es bajo el LED encendido será el verde. Si el punto bajo prueba, detecta una frecuencia, ambos LED’s se verán encendidos o parpadeando, dependiendo de la frecuencia.

Esto es todo, por este simple tutorial. Como de costumbre serán bien recibidas las opiniones de los lectores. También puede ver este tutorial en este sitio.

Para adquirir el archivo sondalog.hex, comuníquese con el autor.