Introducción
En la actualidad el osciloscopio sigue siendo la herramienta privilegiada en un laboratorio para medir señales de todo tipo. Su función principal es la medición de la diferencia de potencial entre dos nodos de un circuito pero a diferencia del multímetro no lo hace de manera estática sino que nos muestra cómo esa magnitud va cambiando o no en el tiempo a través de una pantalla. Asimismo el osciloscopio digital tiene la posibilidad de capturar eventos, guardarlos en memoria y mostrarlos en su display como si fuese una fotografía. Estos eventos que a veces se manifiestan de manera asincrónica eran, hasta hace poco, difíciles de analizar con tanta precisión como la que hoy día contamos. Por ello resulta indispensable que el técnico sepa usar esta invalorable herramienta.
El objetivo de esta actividad será entonces conocer las distintas posibilidades que nos brinda el osciloscopio como instrumento de medición y captura de datos.
Conocimientos previos para la correcta resolución de la actividad
Si bien el objetivo al que apunta esta actividad se basa en el uso del osciloscopio como herramienta de medición, para la resolución de estos casos se requerirá un mínimo conocimientos acerca de:
Transmisión de datos serie. Protocolo serie RS-232. Conector DB9. Configuración del programa Hyperterminal para la generación de señales serie por el puerto RS-232. Protocolo RC5 y SIRC. Uso de un fototransistor como elemento detector de señales infrarrojas. Circuitos integrados que demodulan la señal emitida por infrarrojos.
Desarrollo
Esta actividad se basa en la resolución de dos casos.
Primer caso:
El puerto serie RS232 ha sido y hasta el día de hoy sigue siendo una forma de comunicación sumamente utilizada en numerosos dispositivos electrónicos. Actualmente esta interfaz va siendo reemplazada por la conexión USB, pero la complejidad de esta última nos fuerza a estudiarla y analizarla en otra oportunidad.
Una manera cómoda y sencilla de ingresarle datos desde sensores externos a una PC es a través de este puerto de comunicaciones.
Se necesita entonces poder registrar y almacenar la señal generada por el puerto serie RS232 (terminal TX) de la PC, para realizar a posteriori un análisis de la trama que genera.
Consultar más información en: http://es.wikipedia.org/wiki/RS-232
Consultar más información en: http://es.wikipedia.org/wiki/RS-232
Pasos básicos a seguir:
1) Armar el cable con el conector DB9 hembra en un extremo usando los terminales RX TX y GND (2 3 y 5 respectivamente) En el otro extremo conectar los tres cables a un poste de pines e identificarlos. Usar un protoboard para realizar la medición.
1) Armar el cable con el conector DB9 hembra en un extremo usando los terminales RX TX y GND (2 3 y 5 respectivamente) En el otro extremo conectar los tres cables a un poste de pines e identificarlos. Usar un protoboard para realizar la medición.
2) Abrir y configurar el programa Hyperterminal en 9600 bps N-8-1 (sin paridad, ocho bits, un bit de stop).
3) Medir cuidadosamente a fin de no generar cortocircuitos involuntarios con el osciloscopio la señal generada por la PC en el terminal TX (pin 3 del conector DB9), al presionar la tecla A (mayúscula). Recomendación: Ajustar la sensibilidad del canal a 5V/div. La escala de tiempos a 200 us/div. El trigger en flanco ascendente barrido único para capturar la imagen
4) Capturar el byte y almacenarlo en memoria.
5) Responder las siguientes preguntas basándose exclusivamente en las mediciones almacenadas en memoria:
a) En estado de reposo (sin presionar tecla alguna) ¿qué tensión se mide en la linea?
b) El bit de start marca el comienzo de transmisión. ¿Cuánto tiempo dura y qué valor de tensión se mide? ¿Que valor de tensión tiene un uno lógico y un cero lógico?
c) ¿De qué manera a partir de lo medido se puede inferir que el dato transmitido es la tecla A?
d) ¿Se puede observar el bit de STOP? Si, no porque?
e) Cuanto tiempo tarda en transmitirse un byte a la velocidad establecida.
6) Repetir el punto tres a fin de consolidar los datos medidos y capturados presionando otras teclas en el teclado de la PC y verificar el resultado de la medición, justificando la observación.
7) Verificar lo medido cambiando la velocidad de transmisión.
Segundo caso:
Existen distintos tipos de protocolos de comunicación serie ya establecidos para la generación de señales emitidas por controles remotos que usan señales infrarrojas. Todos ellos los encontramos en una larga lista de dispositivos hogareños e industriales: televisores, equipos de audio, conversores de TV Digital, aire acondicionados etc.
Se necesita poder registrar y almacenar la señal generada por un control remoto, para realizar a posteriori un análisis de la trama que genera.
Para más información consultar:
Pasos básicos a seguir:
1) Identificar el control remoto por el tipo de control (TV - Audio - VCR - DVD - AA - etc) y su marca en caso de ser posible. Dejar constancia en el trabajo.
2) Armar el siguiente circuito.
Encontralo en el datasheet del IRM8602
3) Apuntar con el control remoto al sensor y presionar una tecla del mismo.
Para más información consultar:
- Protocolos usados en controles remotos: http://www.sbprojects.com/knowledge/ir/ir.htm
- Código RC-5 de Philips: http://www.ucontrol.com.ar/wiki/index.php?title=RC-5
- Código SIRC de Sony: http://libertadelectronica.wordpress.com/2009/12/03/decodificando-el-infrarrojo-sirc/
Pasos básicos a seguir:
1) Identificar el control remoto por el tipo de control (TV - Audio - VCR - DVD - AA - etc) y su marca en caso de ser posible. Dejar constancia en el trabajo.
2) Armar el siguiente circuito.
Encontralo en el datasheet del IRM8602
3) Apuntar con el control remoto al sensor y presionar una tecla del mismo.
Consejos iniciales: Acoplar el canal del osciloscopio en continua y ajustar la sensibilidad a 2 V/div con un barrido de 5 ms aproximadamente. Una vez que se observa la señal ajustar los controles de amplitud y frecuencia del osciloscopio con el fin de capturar la mejor imagen.
4) Registrar y almacenar en memoria la señal capturada.
5) Basándose en la inforamción leida y analizada previamente y en las imágenes capturadas responder las siguientes preguntas:
a) ¿Cómo se diferencia el uno y el cero?
b) ¿Cuántos bits en total se transmiten?
c) ¿Cómo está compuesta la trama?
d) ¿Con qué perioricidad se repite la trama en el tiempo?
e) ¿Para qué se modula la señal IR?
6) Repetir los puntos 3 y 4 tantas veces como sea necesario a fin de poder capturar todas las imágenes necesarias para responder con presición las preguntas. Por lo menos capturar señales generadas por tres teclas del control remoto a fin de contrastar la información.
7) Análisis de datos. Confrontar los datos obtenidos con la teoría, e identificar el control remoto analizado con alguno de los protocolos estándar usados en el mercado.
8) Esbozar una conclusión de la experiencia.
4) Registrar y almacenar en memoria la señal capturada.
5) Basándose en la inforamción leida y analizada previamente y en las imágenes capturadas responder las siguientes preguntas:
a) ¿Cómo se diferencia el uno y el cero?
b) ¿Cuántos bits en total se transmiten?
c) ¿Cómo está compuesta la trama?
d) ¿Con qué perioricidad se repite la trama en el tiempo?
e) ¿Para qué se modula la señal IR?
6) Repetir los puntos 3 y 4 tantas veces como sea necesario a fin de poder capturar todas las imágenes necesarias para responder con presición las preguntas. Por lo menos capturar señales generadas por tres teclas del control remoto a fin de contrastar la información.
7) Análisis de datos. Confrontar los datos obtenidos con la teoría, e identificar el control remoto analizado con alguno de los protocolos estándar usados en el mercado.
8) Esbozar una conclusión de la experiencia.
Actividades que realizan los alumnos
- Arman los circuitos.
- Miden, capturan y almacenan señales complejas.
- Analizan y comparan las mediciones realizadas.
- Redactan un informe ordenado con los pasos realizados para resolver los dos casos y lo publican en el blog del grupo adjuntando fotografias y videos.
Plazos estimados
Dos semanas para la enseñanza y la resolución de los dos casos propuestos en la actividad, incluyendo el informe de lo realizado en el blog.
Materiales e insumos necesarios
- PC - Sistema Operativo Windows con conectividad a Internet.
- Programa Hyperterminal.
- Osciloscopio RIGOL DS1102E.
- Punta para medición del osciloscopio.
- Pendrive cuya capacidad no exceda los 2 GB formateado en FAT16 o 32 (máximo soportado por el osciloscopio) para almacenar las mediciones realizadas.
- Cable DB9 con terminales para inserción en protoboard.
- IRM8602 o similar (CI Receptor de señales infrarrojas) similar.
- Resistores y capacitores.
- Control remoto.
- Arman los circuitos.
- Miden, capturan y almacenan señales complejas.
- Analizan y comparan las mediciones realizadas.
- Redactan un informe ordenado con los pasos realizados para resolver los dos casos y lo publican en el blog del grupo adjuntando fotografias y videos.
Plazos estimados
Dos semanas para la enseñanza y la resolución de los dos casos propuestos en la actividad, incluyendo el informe de lo realizado en el blog.
Materiales e insumos necesarios
- PC - Sistema Operativo Windows con conectividad a Internet.
- Programa Hyperterminal.
- Osciloscopio RIGOL DS1102E.
- Punta para medición del osciloscopio.
- Pendrive cuya capacidad no exceda los 2 GB formateado en FAT16 o 32 (máximo soportado por el osciloscopio) para almacenar las mediciones realizadas.
- Cable DB9 con terminales para inserción en protoboard.
- IRM8602 o similar (CI Receptor de señales infrarrojas) similar.
- Resistores y capacitores.
- Control remoto.
