PUNTA LÓGICA 1

Punta Lógica

Muy bien niños vamos a armar hoy una punta lógica con esto vamos a aprender a visualizar en un display de siete (7) segmentos lo que son los unos y los ceros, los positivos y los negativos con el fin de detectar fallas o averías en los circuitos electrónicos lógicos, vamos a utilizar un transistor PNP, ¿si? donde la base decimos que es de valor N, y este es el que va a detectar el negativo o el cero, lo conectamos en la parte superior del protoboard y lo tenemos así, inmediatamente utilizamos otro transistor, un 2N2222 muy famoso y este es de material de base P, es decir, que es un transistor NPN, lo conectamos acá, en la parte de abajo, según el plano, vamos a utilizar unas resistencias de 10 K a la base de cada uno de nuestros transistores, procedamos entonces, vamos primero con la resistencia de 10 K a la base del transistor PNP y la otra base a una resistencia de 10 K de nuestro transistor NPN, aquí lo tenemos, esa es nuestra conexión.

Este circuito llamado Punta Lógica, se encargará de servirnos como herramienta, para diagnosticar fallas o buen comportamiento en los circuitos electrónicos lógicos.  Esta realizado para circuitos integrados de Tecnología CMOS, ya que estos funcionan con 12 voltios, pero se pueden hacer modificaciones  resistivas para tecnología TTL. Para nuestro circuito usaremos un display de 7 segmentos, en este caso usé uno doble, porque estaba reciclando material que ya tenía, pero sólo usaremos un display. Una punta lógica es un dispositivo capaz de informar al usuario que nivel lógico está midiendo.  Entonces en el display se reflejará un uno (1), si se está midiendo un valor positivo o uno (1) Lógico, se reflejará un cero (0) si se está midiendo un valor negativo o un cero (0) lógico y no marcará ningún valor si la punta esta al aire o no existe valor presente en la medición. Este tipo de circuitos son muy útiles ya que cuando estamos construyendo una calculadora o un circuito lógico complicado, se acumulan muchos cables y por error quedan pines sin conectar y esto ocasiona fallas. Al ir midiendo las salidas y observar la falla, se seguirá buscando la falla hacia atrás, siguiendo el plano y saltando de conexión en conexión hasta observar el cero (0) o el uno (1) que no va ahí, en ese punto. Ahora tomemos nuestro protoboard y comencemos a fabricar nuestro circuito.

Usaremos un transistor PNP, 2N3906, para la detección del cero (0), ya que su base es N (Negativo). Este transistor al verlo de frente, es decir, con las letras de frente a nosotros tiene la siguiente configuración en sus pines: Pin Izquierdo es el emisor de material P, se polariza con positivo, Pin del medio es la base de material N, se polariza con negativo (Aquí es con lo que detectamos el cero (0)), y el Pin Derecho es el colector de material P y este pin se polariza al revés por lo que le entregaremos  valor negativo.  Este circuito no representa carga, por lo que este transistor posee la suficiente potencia y el brillo del display será muy bueno.

Ahora usaremos un transistor NPN, 2N2222, con lo que detectaremos el uno (1) lógico ya que su base es P (Positivo). Este transistor al verlo de frente, es decir, con las letras de frente a nosotros tiene la siguiente configuración en sus pines: Pin Izquierdo es el emisor de material N, se polariza con negativo, Pin del medio es la base de material P, se polariza con positivo (Aquí es con lo que detectamos el uno (1)), y el Pin Derecho es el colector de material N y este pin se polariza al revés por lo que le entregaremos valor positivo.  Este circuito no representa carga, por lo que este transistor posee la suficiente potencia y el brillo del display será muy bueno.

La parte más crítica de este circuito o la razón por lo que trabaja bien, es por la configuración de las resistencias, ya que ellas lo obligan a trabajar como queremos, es decir, limitan su comportamiento, ya que los valores de este fenómeno son tan cercanos, que se presentan paradojas, que hacen que el circuito falle si no se construye correctamente. Aunque este circuito es para medir valores lógicos, su construcción y funcionamiento real, es analógico, por lo que la búsqueda de las resistencias que lo hacen trabajar correctamente, son la pieza clave de todo el circuito.

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Vamos a tomar una resistencia de 10 M Ohm (MARRÓN-NEGRO-NARANJA) a la base del 2N3906 de base N y otra a la base del 2N2222, estas dos resistencias similares, se encargarán de limitar la corriente por la base de ambos transistores, ya que tenemos presente en ambas bases la paradoja de la activación continua sin control, ya que ambas entradas se conectan de manera directa a las polaridades positiva y negativa y esa cercanía eléctrica las hace querer abrazarse sin límite. Por lo tanto las resistencias de 10 M Ohm al estar conectadas así proporcionaran una resistencia separadora de 20 M Ohm.

Este paso es muy sencillo y sólo consta de conectar un cable o un circuito o un Bypass, entre ambas  resistencias de 10 M Ohm, con el fin de establecer el enlace entre ambos circuitos detectores y la conexión de la punta que mide. Una vez construido el circuito en su totalidad, podremos montarlo en una bakelita, de manera muy ordenada, con el fin de hacerlo lo más pequeño que podamos para que quepa dentro de una jeringa o inyectadora, en donde la aguja será la punta de prueba que introduciremos en los huecos del protoboard o con la que tocaremos los cables que estemos midiendo. De la jeringa saldrán dos cables con caimanes y serán el positivo y el negativo del circuito. Estos cables se conectarán a la fuente de poder del circuito que estemos midiendo por lo que el circuito en condiciones normales no tendrá energía. Sólo estará energizado cuando queramos hacer alguna medida.

Ahora conectaremos otras resistencias claves para el buen funcionamiento de nuestra punta lógica y son estas resistencias de 660 Ohm, las cuales polarizaran cada base de los transistores detectores con un valor contrario. A la base N del transistor 2N3906 irá conectada esta resistencia y su otro extremo irá al positivo del protoboard, ahora, a la base P del transistor 2N2222 irá conectada otra resistencia de 660 Ohm y su otro extremo irá al negativo del protoboard.

En el video, explique, que como no tenía resistencias de 660 Ohm, uní en serie dos resistencias de 330 Ohm, las cuales al sumarse daban el valor de 660. Esta serie de dos resistencias debe efectuarse tanto para el transistor PNP, como para el transistor NPN. La potencia de todas las resistencias que se usan en este circuito es muy baja puede ser hasta de 1/8 de Watt, ya que este circuito no representa carga significativa, para ninguna de estas resistencias.

Observemos las conexiones en su totalidad:

Resistencia de 10 M Ohm a la base del 2N3906

Resistencia de 10 M Ohm a la base del 2N2222

Corto circuito a los extremos de las resistencias de 10 M Ohm

Resistencia de 660 Ohm a la base del 2N3906 y a positivo

Resistencia de 660 Ohm a la base del 2N2222 y a negativo.

Usaremos un segundo Transistor 2N2222 conectado como inversor de señal del transistor 2N3906, polarizado de manera directa. Conectaremos una resistencia de 10 M Ohm desde la base del segundo transistor 2N2222 al colector del transistor 2N3906. Ahora usaremos un cable para conectar el emisor del segundo 2N2222 al negativo del protoboard.  A través de un cable conectaremos el emisor del transistor 2N3906 al positivo del protoboard. El emisor del primer transistor 2N2222 irá conectado al negativo del protoboard a través de un cable.

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Continuación 3

Observemos las conexiones en su totalidad:

Resistencia de 10 M Ohm a la base del 2N3906

Resistencia de 10 M Ohm a la base del 2N2222

Corto circuito a los extremos de las resistencias de 10 M Ohm

Resistencia de 660 Ohm a la base del 2N3906 y a positivo

Resistencia de 660 Ohm a la base del 2N2222 y a negativo.

Usaremos un segundo Transistor 2N2222 conectado como inversor de señal del transistor 2N3906, polarizado de manera directa. Conectaremos una resistencia de 10 M Ohm desde la base del segundo transistor 2N2222 al colector del transistor 2N3906. Ahora usaremos un cable para conectar el emisor del segundo 2N2222 al negativo del protoboard.  A través de un cable conectaremos el emisor del transistor 2N3906 al positivo del protoboard. El emisor del primer transistor 2N2222 irá conectado al negativo del protoboard a través de un cable.

Como necesitamos usar los mismos diodos led del uno (1) lógico para encender el cero (0) lógico en su totalidad, conectaremos un diodo rectificador que conecta ambos bancos de diodos de una forma, pero los deja desconectados de otra. Por eso, cuando el uno (1) encienda, el diodo rectificador dejará desconectados los led del cero (0) y cuando el cero (0) encienda el diodo rectificador conectará los diodos led del uno (1) para completar el cero (0). Esta conexión la haremos entre el colector del primer transistor 2N2222 que va al positivo del diodo rectificador y el colector del segundo transistor 2N2222 que va al negativo del diodo rectificador.

En este punto podemos decir que nuestro circuito está listo, ya que si conectamos unos diodos led en vez del display funcionaría inmediatamente y así es como muchas personas lo hacen para disminuir su tamaño. Sólo falta configurar correctamente el display de siete segmentos y conectarlo al circuito. Ahora bien, debemos usar un display de 7 segmentos de ánodo común y debe ser así porque si no, no funcionará. Para usar un display de cátodo común debemos hacer la lógica de los transistores de forma contraria. 

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En este paso haremos unas pruebas para observar en donde se encuentran eléctricamente, cada uno de los segmentos del display, para esto buscaremos primero el ánodo colocando o conectando a positivo del protoboard una resistencia de 1 K Ohm y el otro extremo de la resistencia la conectaremos en uno de los orificios del protoboard y con un cable conectado a negativo empezaremos a repasar cada orificio alrededor del display, hasta que encienda alguno de los segmentos. Si no enciende ninguno, entonces cambiaremos la resistencia de lugar y volveremos a hacer el repaso con el negativo y así sucesivamente hasta conseguir que uno o todos los segmentos enciendan. En ese momento tendremos identificado el ánodo del display con la resistencia, por lo tanto retiraremos la resistencia y la sustituiremos por un cable rojo que vaya al positivo del protoboard. ADVERTENCIA: Cuando hagamos esta conexión, no debemos usar el cable del negativo ya que podríamos quemar el display, debido a que retiramos la resistencia y está conectado directamente.  Cada vez que encontremos un segmento, debemos señalarlo a través de una resistencia de 1 K Ohm.

Este es la figura que debemos buscar, Yo le llamo el casi cero (0), ya que necesitaríamos el uno (1) para poder completarlo. Esta figura la fabricaremos tomando las resistencias de todos los segmentos que ya hemos identificado para esta figura y las conectaremos a un solo punto del protoboard (ESTO NO SIGNIFICA QUE LA CONEXIÓN SE HAGA A UN SOLO HUECO. ESO NO SE DEBE HACER). Un solo punto del protoboard implica 5 huecos libres pero unidos entre sí. Y de estos 5 huecos sólo usaremos 4 para las resistencias y 1 para el cable de conexión. Una vez hechas estas conexiones colocaremos este cable a negativo (SÓLO PARA PROBAR) y debemos ver esta forma.

Ahora al igual que el paso anterior, tomaremos las resistencias de los segmentos que forman el uno (1) y las conectaremos a otro punto diferente del protoboard, en donde usaremos dos huecos de este punto para las dos resistencias de estos segmentos y un punto para el cable de conexión. Una vez hecho esto, colocaremos este cable al negativo (SÓLO PARA PROBAR) y debemos ver esta forma. Si hacemos un puente (DE PRUEBA) entre punto de casi cero (0) y punto de uno (1), visualizaríamos el cero (0) completo.

Aquí les muestro el circuito completo en donde asociaremos el display de 7 segmentos a la totalidad del dispositivo y para esto nos valdremos de los cables de los puntos del casi cero (0) y el uno (1).  El cable del casi cero (0) va conectado al negativo del diodo rectificador y el cable del uno (1) va conectado al positivo del diodo rectificador y eso es todo.

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Cuando conectemos o toquemos el valor negativo con la punta de prueba del circuito, este reflejará un cero (0) completo en el display.

Cuando conectemos o toquemos el valor positivo con la punta de prueba del circuito, este reflejará un uno (1) en el display.

 

Fin