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MANUAL DE USUARIOUNIVERSAL TRAINER

Centro CFP/ES

UNIVERSAL TRAINER

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UNIVERSAL TRAINER

UNIVERSAL TRAINER

Introducción

La fuente de alimentación

El generador de funciones

Potenciómetros analógicos

Entradas digitales, el generador lógico

Entradas digitales, los pulsadores

Entradas digitales, los interruptores

Salidas digitales, los diodos LED

Salidas digitales, el zumbador

Salidas digitales, los displays

La placa PROTOBOARD

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INTRODUCCIÓN

Este primer punto esta dedicado a una completadescripción funcional de cada una de las secciones ycircuitos eléctricos que componen el Universal Trainer

Cada una de ellas va explicada y acompañada deuna fotografía junto con el esquema eléctricocorrespondiente

Se pretende que el alumno comprendaperfectamente el funcionamiento de todo el sistemacon objeto de sacar el máximo partido del mismo

FUENTE DE ALIMENTACIÓN

Es la encargada de generar, a partir de la red y mediante eltransformador (T1 ) las diferentes tensiones a disposición del alumno

• Tensión de entrada de 220 VAC a 50/60 Hz

• Intensidad total máxima de 800 mA

• Su conexión a la red va mediante cable de alimentación TIPOPHILIPS y su entrada se realiza a través del zócalo (CN 1)

• Dispone de dos elementos de protección en la entrada que son:

• Fusible de 800mA (F1 )

• Interruptor general ON / OFF (SW 13 )

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FUENTE DE ALIMENTACIÓN

• Las tensiones disponibles se obtienen a través de los terminales : ( ver Fig 2.1)12 VAC : Dos salidas de alterna de 12 VAC / 400mAGND: Tierra de alimentación 0v

+12 VDC:Salida de tensión continua de 12 VDC/100mA+5 VDC: Salida de tensión continua de 5 VDC/500mAGND: Tierra de alimentación 0v

+ V: salida de tensión continua positiva regulable de +1 a +15 VDC / 500mA

GND: Tierra de alimentación 0v

- V: salida de tensión continua negativa regulable de -1 a - 15 VDC / 500mA

FUENTE DE ALIMENTACIÓN

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GENERADOR DE FUNCIONES

Proporciona tres tipos de señales para ser empleadas con circuitos experimentales de carácter analógico :

• Señales de onda cuadrada, se obtiene entre los terminales GND y el

marcado con el símbolo de onda cuadrada

• Señales senoidales y/o triangulares se obtienen entre los terminales GND

y el marcado con los símbolos de onda senoidal y triangular Fig. 3

El circuito esta basado en el dispositivo integrado XR 2206 ( U5)

El circuito se alimenta a partir de +12 VDC

GENERADOR DE FUNCIONES

La selección entre salida ondasenoidal y triangular se realizamediante el jumper JMP1 -5. Jumpercerrado señal senoidal de unos2vpp entre los punto mencionados.Jumper JMP1-5 quitado señaltriangular de unos 4vpp en losmismos puntos.

Los condensadores C1,C2,C10 y C14 determinan el rango defrecuencias de salida. Jumper JMP1 cerrado en cualquiera de lascuatro posiciones 1,2,3,y 4 , se selecciona uno de los cuatrocondensadores y por lo tanto el rango de frecuencias tal y como seobserva en tabla 1

JMP1 en : Condensador Rango de frecuenciasPosición 1 C 14 = 1μF 1Hz a 200HzPosición 2 C 10 = 100nF 10 Hz a 2 KHzPosición 3 C 2 = 10nF 100 Hz a 20 KHzPosicion 4 C 1 = 1 nF 1 Khz a 200 KHz

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GENERADOR DE FUNCIONES

POTENCIÓMETROS ANALÓGICOS

Gracias a ellos el usuario podrá analizar y experimentar con circuitos que requieran variables analógicas de entrada como pueden ser conversores analógicos/digitales (ADC),ajustes de referencia,,ajustes de offsets,atenuación de señales de entrada, etc.

Tal y como se muestra en el esquema eléctrico de lafigura 4.1 los potenciómetros no tienen conexión nirelación alguna con el entrenador “Universal Trainer 2”.Es el propio usuario quien los empleará según susnecesidades y aplicaciones.El potenciómetro P1 es de 1KΩ mientras que P4 es de100KΩ.

Fig. 4.1

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POTENCIÓMETROS ANALÓGICOS

Cada potenciómetro está asociado,individualmente, a tres terminales numerados del1 al 3.Según el esquema eléctrico, Fig 4.2 así como en laserigrafía del circuito impreso, se puede apreciarque los respectivos terminales 1 y 3 secorresponden con los extremos de ambospotenciómetros. Representan la resistencia totalde los mismos.

Los terminales número 2 se corresponden a loscursores, desde donde se obtiene unaresistencia variable con respecto a cualquierade los extremos

Figura 4.2. Conexión eléctrica de los

potenciómetros para variables de entradas

analógicas.

GENERADOR LÓGICO

Se trata de un generador de ondacuadrada pensado para aquellasaplicaciones, circuitos yexperimentos del usuario, decarácter digital, que lo requieran. Lafotografía de la figura 5.1 muestra elaspecto del mismo.

Figura 5.1. El generador lógico

Genera una señal de onda cuadradacon un ciclo útil del 50% y cuyafrecuencia se selecciona de formasecuencial mediante un pulsador, deentre 4 valores diferentes.

Mediante el pulsador SW13 se selecciona, de forma secuencial, la frecuencia de salida que se obtiene por el

terminal OUT y que varía entre 1Hz, 10Hz, 100Hz y 1KHz. La salida por defecto es de 1Hz.

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GENERADOR LÓGICO

Figura 5.2. Esquema eléctrico del generador lógico

Tal y como muestra el esquemaeléctrico de la figura 5.2,el generador está basado enal circuito programadoSYM10AA (U6).

El generador está conectado acuatro diodos leds (D3-D6) que entodo momento indican lafrecuencia que se está generando.

ENTRADAS DIGITALES LOS PULSADORES

Dos pulsadores ubicados dentro de “Universal Trainer2” tal y como indica la figura 6.1, permitengenerar manualmente señales digitales de caráctertransitorio o pulsante.

El esquema eléctrico de los mismos se muestra enla figura 6.2. El terminal E10 se corresponde con elpulsador SW10 y, el terminal E11, con el pulsador SW11.Estando cualquiera de los pulsadores en reposo, laseñal lógica que se obtiene por el terminalcorrespondiente, es de nivel “1” gracias a lasresistencias “Pull-Up” correspondientes

Cuando se acciona cualquiera de ellos, se cierracircuito con GND. En el terminal correspondiente seobtiene un nivel lógico “0”.

Es decir, la acción de accionar y soltar cualquierpulsador origina en el correspondiente terminal desalida un pulso de carácter negativo que transita denivel alto a bajo y vuelta al nivel alto de reposo.

Fig. 6.1

Fig 6.2

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ENTRADAS DIGITALES LOS PULSADORES

Fig 6.2

Es decir, la acción de accionar y soltar cualquierpulsador origina en el correspondiente terminal desalida un pulso de carácter negativo que transitade nivel alto a bajo y vuelta al nivel alto dereposo.

Hay que destacar que los pulsos que se obtienenpor E11 eliminan, en la medida de lo posible,el efecto rebote gracias al condensador C13. Sinembargo E10 no está exento de dicho efecto.

Al tratarse de un entrenador eminentementedidáctico pensamos que, las técnicas ycircuitos anti rebotes, deben ser estudiados yempleados por el propio usuario en sus propiasaplicaciones y experimentos.

ENTRADAS DIGITALES LOS INTERRUPTORES

Se dispone de un conjunto de10 interruptores conenclavamiento que permitengenerar palabras binarias oestados lógicos que serántratados por los circuitos delusuario bajo análisis. Ver la figura7.1

Fijándonos en la serigrafía de la placa se aprecia efectivamente lapresencia de diez interruptores numerados desde SW0 a SW9. Cadainterruptor está asociado a su correspondiente terminal. Estos van desde E0 aE9. Mediante estos terminales se realiza la conexión entre los interruptores y elcircuito del usuario bajo prueba

A la izquierda del interruptor SW9 se puede también apreciar unaseñalización que indica que si se desplaza un interruptor hacia arriba,proporciona un nivel lógico “1”, hacia abajo por tanto un nivel lógico “0”.

Fig. 7,1

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ENTRADAS DIGITALES LOS INTERRUPTORES

Fig. 7,2

La figura 7.2 muestra el esquema eléctrico de losinterruptores lógicos.

Cuando cualquiera de los 10 interruptores permaneceabierto (hacia arriba), la señal lógica generada es de nivel“1” gracias a las correspondientes resistencias Pull-Up.Cuando un interruptor se desplaza hacia abajo, se cierracircuito con la línea GND. El nivel lógico obtenido es “0”. Serecuerda que, al igual que ocurría con uno de lospulsadores, los interruptores tampoco están exentos derebotes.

Está claro que en aplicaciones reales de tipo industrial,comercial, etc., existen múltiples tipos de dispositivoscapaces de generar señales lógicas de entrada. Sinembargo cabe indicar que en el plano didáctico lospulsadores e interruptores son los periféricos más simples yeconómicos que existen para generar dichas señales.

SALIDAS DIGITALES DIODOS LED

Fig. 8.1

Un conjunto formado por 8 diodos luminosos tipo led será el encargado derepresentar palabras binarias o estados lógicos que se obtienen comoresultado de un determinado proceso. Ver la figura 8.1.

Están numerados desde D7 hasta D14 y cada uno de ellos está asociado a sucorrespondiente terminal de conexión. Estos terminales se numeran como S0y S7, siendo S0 el que se corresponde con el led de la derecha.

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SALIDAS DIGITALES DIODOS LED

Fig 6.2

El esquema eléctrico de la figura 6.2 nos da idea delcircuito asociado a cada led.Tan sólo se ha representado el circuito correspondiente alos dos primeros y se corresponden con los terminales S0 yS1. El circuito amplificador ULN2803A (U10) permite laconexión de los otros seis leds de que consta elentrenador.La señal digital que se desea visualizar se conecta desdeel circuito del usuario, con el terminal (Sn) deseado, paraaplicarla a la entrada del amplificador. Este la amplificaen intensidad y la aplica al led correspondiente (Dn).Las resistencias conectadas a los ánodos de cada ledestán contenidas en una única cápsula o pack (RP2) de470Ω y actúan como resistencias de absorción.Cuando en uno de los terminales (Sn) se aplica una señalcon nivel lógico “1”, el led correspondiente se ilumina. Encaso contrario quedará apagado.

SALIDAS DIGITALES EL ZUMBADOR

Fig. 6.1

Fig. 8.2

Su ubicación dentro del entrenador se muestraen la fig. 8.1.Se trata de un simple periférico de salida capazde traducir un nivel lógico “1” en una señalacústica. Su esquema eléctrico se muestra en lafigura 8.2.

Por el terminal de conexión correspondiente seaplica la señal lógica. Si está a nivel “1” elzumbador se activa a través de la resistencia deabsorción R24.

La inclusión del mismo en el entrenador noobedece a ninguna razón especial, pero puededar un cierto toque atractivo a algunas de lasprácticas o experimentos realizadas por elusuario.

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SALIDAS DIGITALES LOS DISPLAYS

Fig. 10.1

Se trata de un conjunto de 3 displays de 7segmentos cada uno, más el punto decimal.Este tipo de periférico es clásico en cualquieraplicación de tipo digital.Gobernándolos adecuadamente puedenrepresentar todo tipo de informaciónnumérica e incluso ciertos símbolos y signos.

Gracias a ellos el número y el tipo de aplicaciones y experimentosaumenta enormemente, con lo que al mismo tiempo enriquecen lasposibilidades del entrenador en su conjunto.La fotografía de la figura 10.1 nos muestra la colocación de los mismos sobre“Universal Trainer 2”.

Por defecto los displays que vienen montados en el entrenador son deltipo de ánodo común. Pueden ser sustituidos por modelos de cátodocomún siempre y cuando las patillas de los mismos sean compatibles. Setrata de los modelos SA43-11HWA o equivalentes (U7, U8 y U9).

SALIDAS DIGITALES LOS DISPLAYS

Fig. 10.1

El esquema de la figura 10.1 muestra las conexiones eléctricas de lostres displays. Los tres display están conectados en paralelo. Esto es, losdistintos segmentos de cada display están unidos entre sí. Así, el terminal deconexión correspondiente al segmento a, accede al segmento a de todoslos displays, el b a los segmentos b, el c a los c, etc.Este tipo de configuración es probablemente la más habitual. Se evitael conectar los 8 segmentos de tantos displays como haya, lo quesupone

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SALIDAS DIGITALES LOS DISPLAYS

Fig. 10.1

Cuando uno de estos tres terminales está a nivel alto “1”, el displaycorrespondiente quedará activado. La posterior iluminación de cadasegmento individual dependerá de los niveles lógicos que se aplican porlos terminales correspondientes a los segmentos (a, b, c, d, e, f, g y dp). Condisplays de ánodo común los segmentos necesitan nivel lógico “0” para suiluminación. Si se trata de displays de cátodo común los segmentos necesitannivel lógico “1”.Las resistencias asociadas a cada segmento son de absorción. Todasellas están contenidas en una misma cápsula o pack (RP1) y su valor es de330Ω.

Los terminales indicados como D0, D1 y D2 acceden a los correspondientes ánodos. Se puede considerar que es la patilla común a todos los segmentos de cada display.

LA PLACA PROTOBOARD

Fig. 11.1

Se trata de la placa sobre la cual el usuarioinsertará y cableará los diferentes circuitos.Se trata de una placa universal conmúltiples orificios estandarizados con paso de2.54 mm entre sí. Ver la figura 11.1.El empleo de este tipo de placas esespecialmente interesante en entornos deenseñanza, investigación,experimentación, etc.

El montaje de cualquier circuito se realiza de forma rápida, segura y eficaz sinningún tipo de soldadura. Se pueden hacer rápidas modificacionescambiando componentes y conexiones y además el materialempleado es reutilizable

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LA PLACA PROTOBOARD

Zona AZona B

La placa board que se incorpora en “Universal Trainer 2”, con un área de 168x 100 mm y 1480 puntos de conexión, es lo suficientemente amplia comopara soportar circuitos de cierta envergadura. Además si se fija en elentrenador mediante unas tiras adhesivas tipo velcro, tal y como se explicaen el tema anterior, es posible disponer de diferentes módulos boardcon diferentes circuitos que cómodamente pueden intercambiarse para suanálisis en el momento oportuno.

LA PLACA PROTOBOARD

Zona AZona B

Todos los orificios de la board están conectados entre sí internamente segúnuna determinada organización, que se trata de representar mediante lafig.11.3.Los cinco orificios de todas las columnas están conectados entre sí, peroninguna columna tiene conexión con ninguna otra. En total hay 256columnas aisladas entre sí.Si, por ejemplo, se introduce el terminal de una resistencia en un agujero deuna determinada columna y el terminal de otra resistencia en otro agujerode la misma columna, ambos terminales de ambas resistenciasquedarán conectados eléctricamente.

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LA PLACA PROTOBOARD

Zona AZona B

Las separaciones existentes entre el grupo de columnas superior y el grupoinferior es la necesaria para la inserción de dispositivos integrados concápsulas tipo DIL.Hay cuatro filas horizontales, dos en la parte superior del módulo y otras dos enla inferior. Cada una de estas a su vez está dividida en dos tramos. Haypor tanto ocho tramos. Cada tramo dispone de un total de 25 orificios queestán eléctricamente conectados entre sí.Los tramos horizontales se pueden emplear, entre otras cosas, paratransportar las líneas de alimentación que empleará el circuito bajoprueba.

EJEMPLO MONTAJE IDEAL

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