miércoles, 30 de junio de 2010

Memorias Microcontroladores --- Décima Cuarta Clase

Miércoles 16 de Junio - En esta clase vimos las características de las memorias de un uC.

  • Flash ROM: En esta memoria se encuentra el programa, teine 1024 posiciones de memoria y es regrabable.
  • RAM: Es la memoria desde donde el procesador recibe las instrucciones y guarda los resultados.
  • EEPROM: Es una memoria ROM menos eficiente.
Flash ROM: Tiene 1024 posiciones de 14 bits cada una y en cada posición se le peude cargar 1 instrucción. En esta memoria hay dos posiciones que son muy importantes, son el vector de RESET(Posición 0X000); este vector contiene la información que el uC busca cuando se resetea; y el vector de INTERRUPCIÓN; re-direcciona a otra instrucción (Posición 0X004). Esta memoria se divide en 4 páginas de 256 posiciones cada una; es conveniente que el set de instrucciones se encuentre en las primeras 256 posiciones.

RAM: Se divide en 2 campos:
♦ SFR (Registros de funciones especiales)
GPR (Registros de propositos generales; tiene 68 posiciones de 8 bits. En este registro se colocan las variables)

La SFR se divide, a su vez, en 2 columnas denominadas bancos (banco 0 y banco 1), cada banco tiene 12 instrucciones de 8 bits cada una, en el banco 0 se encuentra el PORT A (0x05) y el PORT B (0x06); en el banco 1 se encuentra el TRIS A (0x85) y TRIS B (0x86), estos registros indican si el puerto es de entrada o salida. Ej: si TRIS B = 01010001 siginifica que RB0, RB4 y RB6 son puertos de entrada y los demás puertos de salida. Otro dato importante es que en cada banco se encuentra el registro STATUS, con él (cuando programamos) podemos controlar que banco estamos utilizando en la programación gracias al bit RPO.

jueves, 10 de junio de 2010

TPNº5 "Amplificadores Operacionales" --- Décima tercer Clase

Jueves 10 de Junio - Hoy comenzamos el TPNº5 : "amplificadores operacionales".
Los integrados que usamos en esta ocasión fueron el LM741 (aquí su datasheet) y el TL081 (aquí su datasheet).

-Lo primero que hicimos fue armar el siguiente circuito en la protoboard.


Lo que hicimos a continuación fue controlar el offset para variar la tensión proporcionada.
Luego medimos las tensiones Vs y Vo del circuito y completamos la tabla de más abajo.





Si queremos reducir el nivel de offset tenemos dos maneras:
1- Podemos conectar un potenciómetro (nosotros usamos uno de 10kohm, lineal) entre las patas 1 y 5 del integrado como se muestra a continuación:



2- Podemos realizar el siguiente circuito:



El hecho de colocar un resistor en el terminal no inversor ayuda a disminuir la tensión de offset, ya que de este modo reducimos la corriente de base del amplificador operacional (AO).
Esto no influye en el cálculo de la ganancia de tensión porque esta depende teórica y prácticamente del realimentador, siendo Av=1/Beta.

A continuación trabajamos con una señal de 50mVpp y de 1KHz de frecuencia y verificamos que la fase de la señal de entrada es opuesta a la de salida y que la ganancia de tensión
se mantiene constante a pesar de imponerle una señal senoidal de 1 KHz.



Al cambiar el LM741 por el TL081 notamos que tanto el defasaje entre las señales de entrada y salida como la ganancia se mantienem iguales, pero hay una disminución en la tensión de saturación.


A continuación veremos los efectos de aumentar la frecuencia del generador hasta un determinado valor:



Para medir la impedancia de entrada del amplificador inversor aplicamos el método de la máxima transferencia de energía a partir de la confección del siguiente circuito:


Lo que logramos al colocar el potenciómetro a la entrada es un divisor de tensión. Medimos la caída de tensión a la salida del mismo mientras regulamos su valor, cuando esta tensión llega a valer Vcc/2 quiere decir que Z1 y Z2 son iguales, por lo tanto para medir la impedancia de entrada del amplificador lo que tendríamos que hacer es medir la resistencia que en ese momento tiene el potenciómetro.

Vcc/2=Vcc . Z2 / (Z1+Z2)
-Para que la igualdad se cumpla Z2/(Z1+Z2)=1/2 ; Z1=Z2.

Veamos ahora algunas ideas sobre diseño, en principio el de un amplificador no inversor: para la elección de los componentes externos nos basamos en la ecuación de ganancia:


Como queremos que la ganancia sea de 26 dB entonces lo que hacemos es reemplazar este valor en la ecuación, darle un valor a, por ejemlo, R2 y despejar la resistencia restante:



Para R2= 150 Kohm ; R1= 380 ohm.

domingo, 6 de junio de 2010

TPN°4 "Monoestables" --- Décima segunda Clase

Jueves 3 de Junio - Comenzamos con el TPN°4 "Monoestable", experimentamos con un circuito monoestable utilizando un LM555 o NE555.
En esta configuración, el LM555 funciona como una llave de tiempo, cuando pasa cierto tiempo esta llave pasa a un estado lógico nulo e impide el paso de la correinte a la carga. Este tiempo esta determinado por un circuito R-C donde:

Luego de calcular los resistores y condensadores comenzamos a armar en la protoboard este circuito:

Así nos quedó el circuito del monoestable en la protoboard...
...y así funcionó:



En este video vemos la simulación del circuito monoestable, del circuito monoestable combinado con el astable y su diseño en placa:


Acá les dejamos la simulación, el esquemático y el diseño de la placa.

viernes, 4 de junio de 2010

Teoría microcontroladores --- Décima primer clase

Miércoles 2 de Junio - En esta clase vimos algunas características de los microcontroladores(uC) (como se ve en el esquema de esta página un microcontrolador no es lo mismo que un microprocesador, es más, el microcontrolado contiene al microprocesador). Las marcas de microcontroladores que se destacan en el mercado son las siguientes:
-Microchip {Su sistema de isntrucciones es el RISC}
-Atmel {Su sistema de isntrucciones es el RISC}
-Freescale (Motorola) {Su sistema de isntrucciones es el CISC}

Nosotros vamos a especializarnos en la marca Microchip.

Los uC se dividen en 3 grandes gamas:

-Baja: Se caracteriza porque responden únicamente a 33 instrucciones de 12 bits de longitud cada una y disponen de una pila con solo dos niveles de profundidad. Esta compuesta por 14 modelos, de los cuales 6 están encapsulados con 6 pines (razón por la cual se les suele apodar enanos). Estos PICs se utilizan mucho para resolver aplicaciones simples, gracias a su reducido tamaño y precio. En estos dispositivos se usan dos pines para la alimentación, quedando solo 4 pines libres para las Entradas/Salidas y las funciones de sus periféricos (10Fxxx y 12Fxxx; los más usados son los 10F202 - 12F509).

-Media: Dispone a un repertorio de 35 instrucciones, 14 bits de longitud cada una, pila de 8 niveles, un vector de interrupción, 71 modelos diferentes y encapsulados de 8 a 64 pines (parte de los 12Fxxx y todos los 16Fxxx; los mas usados son 16F84A - 16F628 - 16F877A).

-Alta: Dispone a un repertorio de 77 instrucciones, 16 bits de longitud cada una, pila de 16 niveles, esta gama es la que mas números de dispositivos posee, la memoria programable puede alcanzar los 128 KB, la memoria de datos puede alcanzar los 3963 bits; tiene periféricos muy especializados, interfaces de comunicación con bus I²C, SPI, USART, CAN 2.0B y posee un rápido hardware (18Fxxxx , 24Fxxxx [16 bits] y los dsPIC [16bits]; los mas usados son 18F452 - 18F4550 - 18F1320).

Si echan un vistazo al primer trabajo práctico recordarán que ya trabajamos con microcontroladores; para esa ocasión usamos el PIC 16F84A-04 (o4; este número representa la cantidad de MHz que posee el microcontrolador, puede ser de 4MHz o de 20 MHz)

Tres cosas escenciales que necesita un uC para funcionar son: VDD (+5V), MCLR (Reset, o se lo conecta a Vdd y no se usa), CLOCK (velocidad interna [LP{menor a 100KHz}, RC{10KHz a 1MHz},XT{1MHz a 4MHz} y HS{Mayor a 4MHz}] o externa [Usando un oscilador externo]).




Este uC tiene 2 puertos (uno de 5 pines o de 5 bits {Es incompleto porque no llega al byte} y otro de 8 pines o de 1 byte), estos puertos son una serie de pines que se comunican con el mundo exterior, pueden ser de entrada o de salida. Los puertos los puedo programar como entrada (SINC) o como salida (SOURCE).


-------------SINC--------------------------------SOURCE--------

Si queremos trabajar con tensiones mas grandes (Una etapa anterior, por ejemplo) lo que podemos hacer es conectar un fototransistor de esta manera.



De esta forma nos aseguramos de que el uC no se nos queme, si se produce algún desperfecto lo que se quema es el fototransistor.
Existen otras formas de lograr un sistema de seguridad semejante que permita trabajar con distintos niveles de tensión; elegimos enseñarles este puesto que es de muy buena fidelidad y simple de armar.