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Fecha: 26/12/2010
Sin duda alguna muchas veces se necesita en el diseño electronico de una ayuda que nos permita mirar en una forma detallada el funcionamiento de un circuito, tal como el comportamiento de los voltajes y corrientes involucrados en este, no solo midiendo valores eficazes, y valores medios, en la lectura de un voltimetro común, en ocaciones necesitaremos mirar en las formas de ondas asociadas a estas variables, para llegar a una conclusión para mejorar este circuito, o bien para deducir cuales son sus fallas, o multiples propositos de medición en este sentido surge la necesidad tanto para mi como para cualquier inciado en la electronica del diseño de un dispositivo que sea capaz de ser conectado a nuestro circuito, y mediante el computador ver la forma de onda de esta señal por suerte poseo un osciloscopio analogo, bien que muchos iniciados no poseen los medios para adquirir uno de estos dispositivos, pero si tienen la fortuna de tener una PC, bien sea de ellos o prestada, aqui se ofrece entonces el diseño de un conversor analogo-digital muy sencillo, que permitira, mediante la visualización de corrientes y voltajes, no solo estudiar nuestros circuitos si no que ademas, ver las puertas hacia el mundo analogo con el computador a traves de nuestros circuitos, con las posibilidades de medir inumerables variables, tales como temperatura, presión, velocidad, y toda aquella que nuestra imaginación nos permita mediante un circuito electronico asociado.
Bien es posible utilizar la targeta de sonidos de nuestra PC, que es un magnifico AD, con una velocidad de muestreo de 44.1 KHz aunque el acceso a esta es complejo, y ademas posee la desventaja de que solo recive señales alternas mientras que este AD puede recibir señales continuas como alternas, es demaciado sencillo y facil de construir los componentes son baratos y se pueden conseguir en cualquier tienda de articulos electronicos, son en su mayoria componentes de uso general, cero TTL, aunque es posible mejorarlo y lograr un AD de varios canales mediante multiplexación.
Bien el circuito consta simplemente de un oscilador de relajación en diente de sierra (una version del oscilador de Alcalá operando con simetria complementaria, puede utilizarse un 555, y un transistor ahorrandose toda la circuiteria compleja de tal oscilador, ademas del amplificador de salida X2) , y un comparador como se ve en la imagen a la izquierda, notese que la finalidad del AD, es la de muestrear el ancho de pulso que es proporcional a la entrada "in", la entrada "E" es un habilitador, en estado bajo permite la oscilacion del generador en estado alto inhibe estas oscilaciones, es una manera de añadir un poco mas de precisión en la medida, de manera, que la señal de diente de sierra se inicia al habilitar esta entrada de generador, haciendola bajar mediante un dipositivo tal como una PC, o bien un microcontrolador, al oscilar se levanta la señal de diente de sierra, notese que el comparador estara en estado bajo mientras la sierra no supere al valor de entrada "in", y mientras esto sucede y el valor de la salida del op-amp comparador X3, este alto, se cuenta, hasta que "in" es menor que la señal de diente de sierra lo que baja la salida de X3, el PC nota este cambio, y detiene su conteo, tal conteo es de esta forma proporcional, al valor del voltaje de entrada "in", luego se inhibe la oscilacion, se procesa mediante el computador , y , luego se prepara el oscilador para el proximo evento de adquisición de data.
La cuestion importante es el acceso a los puertos de la PC, en este caso es posible como la entrada es serial, conectarse al puerto paralelo de la PC, lamentablemente que en las nuevas versiones del sistema operativo Windows desde el NT, es necesario habilitar un driver para tener el acceso a este puerto, bien esto para mi no es problema, es posible tener acceso al puerto con un simple diskette de arranque en DOS, se hace bootear la PC desde el floppy, y se incluye en ese diskette un programa en C++ que maneje la data del puerto, ciertamente que es necesario antes de arrancar ver la configuración del bios del computador , y ver en que dirección esta ubicado el puerto paralelo, pudiere ser en la dirección 0x278, o bien en la dirección 0x378 , o en la dirección 0x3bc, que son las tres posibles locaciones en que se ubica el primer registro del puerto, (0x&&& indica un valor en sistema numerico hexadecimal), cualquiera de estas direcciones indica en el puerto el registro de datos asociado, ubicado en el hardware en los pines 2~9, del conector DB-25 del puerto paralelo del computador, entonces es buena practica de software llamar a cualquiera de estas tres direcciones, cualquiera que indique el bios como "Datos", denominemoslo asi, por que este puerto era utilizado anteriormente para el manejo de la impresora, y este registro enviaba los caractres alfanumericos a ser procesados, el segundo registro es el registro de estado, si por ejemplo el registro de datos es;
Datos = 0x378el registro de Estado se ubica en la direccion siguiente, pines (10 ~ 13), y 15 del conector DB-25, este registro se utilizaba para verificar el estado de la impresora como lo indica su nombre, y el ultimo registro seguido del registro de estado es donde se ubica el registro de control, pines 1, 14,16,17, notese que muchos de estos pines funcionan con logica invertida, asimismo como los pines del registro de estado, es conveniente en todo caso operar con las mascaras apropiadas, solo el registro de datos opera con logica directa. Para el diseño del A/D tan solo se necesita operar en modo SPP, que es el modo estandar de la impresora que es la configuración del puerto paralelo por defecto, estos registros en este modo son uni-direccionales, utilizando en este caso los registros de puerto que parecieren necesarios, el registro de estado para recibir la data, y el registro de control, o, el registro de datos en su defecto, para definir el arranque de la toma de muestras, me gustaria extenderme un poco mas en la descripción del puerto paralelo sin embargo en la web existen inumerables paginas que abordan la problematica de este puerto.
Este tipo de AD es bastante impresiso, y requiere en muchos casos si la velocidad de oscilación es alta, (la cual depende de los valores de R6, y C1), de algoritmos de compreción para mejorar la precisión mientras mas rapido es el dispositivo sea una PC, o microcontrolador, mejor ya que los conteos serán mayores, el primer algoritmo de compreción utilizado es simplemente que la divición, de manera de determinar bajo un mismo valor una extención grande de valores bien que trae como consecuencia la no linealidad en la medida, las ventajas de tal dispositivo es que primero es facil de construir, y facil de implementar, es probablemente el mas sencillo de los conversores AD, ademas otra caracteristica es la velocidad es posible muestrear señales de una frecuencia respetable, probablemente que en mejor forma que en dispositivos mas refinados y de mayor precisión.
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