Neste post, sugerimos a vocês uma montagem prática e interessante, o que Ihes trará grande proveito, com relação ao teste de circuitos digitais de qualquer espécie, inclusive todos os que serão postados neste blog.
Como a maioria dos nossos alunos e os que prestigiam esse blog estão ingressando em Eletrônica Digital, estou propondo algo bastante simples, a fim de que os principiantes possam acompanhar sem maiores dificuldades.
Qualquer eventual dúvida poderá ser desfeita através das mensagens, se vocês derem a ele a importância que merece. Da participação de vocês, quanto aos meus artigos teóricos, depende o sucesso dos seus estudos.
CONSIDERAÇÕES
Apesar da simplicidade, o circuito constitui um instrumento importante de trabalho. Através do medidor de níveis lógicos, vocês saberão na quantas andam" seus circuitos integrados quanto ao tipo de lógica: lógica 0 ou 1. Convêm salientar que isto ·é fato importantíssimo, uma vez que Eletrônica Digital é baseada, exclusivamente em lógica 0 ou 1.
Nosso circuito foi projetado em tecnologia CMOS (aquela que "puxa" pouca corrente), bastante confiável e de fácil aquisição aqui na nossa "terrinha" ..
Vocês não podem nem imaginar que valiosa ferramenta constitui o medidor de níveis lógicos. Suas funções até podem ser comparadas às de um osciloscópio rudimentar.
Sempre que for preciso analisar um "circuitão" repleto de circuitos integrados é que nos convenceremos da utilidade do nosso "instrumentinho".
FINALIDADE
Seu objetivo principal é facilitar o processo de pesquisa, teste e manutenção de circuitos digitais de qualquer espécie.
No mercado nacional existem alguns tipos disponíveis de medidores, chamados de Logic Probe, bastante caros e quase sempre importados. Os nacionais têm seus circuitos baseados em tecnologia TTL que testam, exclusivamente, circuitos TTL. Caso contrário sobre carregam os circuitos de outras famílias lógicas, principalmente os CMOS, o que os torna pouco úteis.
Nosso medidor foi projetado para indicar qual dos três estados lógicos fundamentais encontra-se ativo, com referência a um determinado circuito em análise:
Nível baixo = Lógica 0
Nível alto = Lógica 1
Circuito Flutuante ou Desconhecido
A fim de detectar prováveis erros do circuito, normalmente precisamos determinar seus níveis lógicos ponto a ponto. Para tanto, munidos de nossa ponta de prova, podemos acompanhar o circuito digital bem como seu esquema lógico, com o objetivo de pesquisar os variados níveis e os correspondentes erros.
A forma mais correta de seguir um determinado circuito é marcar os níveis corretos em cada ponto do esquema, segui-Io com o medidor e simultaneamente ir comparando os resultados achados com os resultados marcados anteriormente.
Abaixo um pequeno exemplo (Fig. 1):
Suponham que as entradas A, B, C, D e E tenham os valores de seus níveis lógicos de acordo com os valores do esquema sugerido.
Conseqüentemente a saída X deverá ser O. Se O não for o valor encontrado, torne a pesquisar o circuito e constate em que parte dele houve o "erro".
Para que serve o estado flutuante?
1- Serve para nos indicar se aquele determinado ponto está conectado ou não a outro circuito.
2- Serve ainda para nos indicar se a ponta do nosso medidor está ou não encostada no circuito lógico. Isto porque muitas vezes, encostamos a ponta do medidor numa das "patas" do circuito integrado e não é causada nenhuma função.
Agora, vela a pena uma dica. Às vezes uma pequena camada de óxido sobre as "patas" do circuito integrado, isolam-nas ligeiramente, impedindo que qualquer ponta lógica estabeleça medições. Ocorrendo este fato, esfreguem a ponta lógica, vigorosamente, até que ela faça contato e forneça o valor do nível medido.
Outra dica: um mau contato no soquete do CI, mantem desligada a "patinha" no circuito integrado.
Nossa ponta lógica ainda serve para lembrar aos "esquecidos" aquela determinada "patinha" que ficou sem solda.
VANTAGENS
Trata-se de uma peça única, de reduzido tamanho o que nos permite ocupar apenas uma das mãos para operá-Ia enquanto que a outra mantém-se livre.
Essa vantagem não nos oferece os osciloscópios, voltímetros e outros analisadores digitais. Normalmente, são instrumentos que estão sempre dividindo nossa atenção entre uma das mãos pesquisando o circuito através da ponta de prova e a outra procurando ajustar o instrumento. É nesse exato momento que nos descuidamos, provocando curtos homéricos entre as "patinhas" do circuito integrado e ganhamos o apelido de "Zé do Curto".
Para finalizar, não podemos omitir sua principal vantagem, ou seja,nossa ponta de prova é isenta de pilhas ou outra forma de alimentação qualquer, o que lhe proporciona incrível leveza e facilidade de manuseio.
A tensão de alimentação que a torna ativa é "chupada" do circuito analisado.
CIRCUITO
Abaixo o diagrama lógico do circuito completo. Está dividido em duas partes:
1- Detector de níveis lógicos.
2- Oscilador.
Verifique figura 2
1- O detector de níveis lógicos é formado pelos inversores D, E e F; pelos resistores R4 e R5; pelos LEDs D1 e D2 e loqicamente a ponta de prova.
O LED D1 permanece aceso enquanto a ponta de prova estiver a nível 0 (baixo).
O LED D2 permanece aceso enquanto a ponta de prova estiver a nível 1 (alto).
2- O oscilador é formado pelos inversores A, B e C, pelos resistores R 1 e . R2 e pelo capacitor C1.
Sua função é obrigar a ponta de prova oscilar e nunca flutuar. Esta característica de funcionamento nos permite saber quando a ponta de prova está encostada em algum ponto a nível lógico 0 ou 1.
CD4049
O CD 4049 é composto por 6 inversores lógicos numa única pastilha de 16 pinos. A diferença principal do inversor 4049 em relação aos outros da família CMOS, está no fato de que estes são considerados normais em relação a potência do 4049.
Particularmente, é um CI de potência considerável, aceita corrente de saída muito maior e por esse motivo é utilizado para alimentar diretamente lâmpadas, relés, LEDs e outros dispositivos que exigem altas correntes.
Sua função lógica é bastante simples e pode ser resumida da seguinte forma:
INVERTE O ESTADO LÓGICO
Entra O e sai 1.
Entra 1 e sai O.
Seu diagrama lógico
FUNCIONAMENTO
A ponta de prova desconectada de qualquer ponto do circuito, põe o oscilador em funcionamento livre, enviando através de R3 uma freqüência na ordem de 10 Hz, em direção a parte do circuito que detecta os níveis lógicos, composta por D, E e F. Os LEDs D1 e D2, oscilam na mesma freqüência do oscilador, por isso os LEDs cintilam rapidamente.
Ao introduzirmos um nível baixo na ponta de prova, o sinal do oscilador é automaticamente cancelado. Conseqüentemente um nível O no pino 3 induz nível 1 no pino 2, bem como nível O no pino 4. Nesse momento o LED D1, indicador de nível O, acende.
Retirada a ponta de prova do nível O, o oscilador é desbloqueado e os LEDs continuam a cintilar.
Um nível alto na ponta de prova, cancela o sinal do oscilador.
Conseqüentemente o nível 1 do pino 7 é transformado em nível 0 do pino 6.
Nesse momento o LED D2, indicador de nível 1, acende.
Retirada a ponta de prova do circuito, os dois LEDs começam a oscilador.
Viram como é simples!
MONTAGEM
Quanto à montagem não há mistérios. Utilizem-se de circuito impresso. A totalidade dos componentes tais como: o circuito integrado, resistores, capacitores e LEDs; adaptam-se perfeitamente a placa de circuito impresso.
Soldem todos os componentes de acordo com o desenho da figura 4 e seu medidor estará pronto.
Apenas 3 fios saem da placa. Um deles deverá ser soldado na ponta de prova e os outros dois deverão receber em suas respectivas extremidades duas garras jacaré. Posteriormente essa dupla de fios será conectada ao circuito em pesquisa, a fim de "puxar" a força necessária para alimentar o medidor.
Muita atenção na hora dessa conexão de garras, pois inversão de ligação sai "fumacinha". Tenha certeza da polaridade dos fios. Se positivo procure fazê-lo com fio vermelho; se negativo faça-o com fio preto. Essa sugestão pode Ihes parecer "tola" mas procurem não ignorá-Ia.
Uma vez montada a placa, coloque-a dentro de uma caixa plástica (tipo caneta, vidro de remédio, de preferência de forma cilíndrica).
Previamente, providenciam 2 pequenos furos no corpo da caixa, a fim de introduzirem os dois LEDs de maneira que permaneçam perfeitamente visíveis.
Da tampa deverão sair os 2 fios munidos das garras jacaré.
Utilizem-se da outra extremidade da caixa para conectar uma ponta de prova de um voltímetro convencional. São encontradas facilmente nas lojas do ramo, são vendidas a granel e já possuem rosca externa o que facilita sua fixação na caixa (Figura 5).
Detalhes de Montagem:
Particularmente, recomendamos conectar o CD 4049 sobre um soquete de 16 pinos. De preferência evitem soldá-Io diretamente a placa. Disso decorre duas vantagens:
1- Possibilita a troca do circuito integrado no caso de eventuais defeitos.
2- Vocês poderão aproveitar o mesmo circuito integrado, utilizando-o na montagem de outros eventuais circuitos.
AJUSTE, OPERAÇÃO E RECOMENDAÇÕES
1- Confiram a polaridade das garras jacaré, LEDs e capacitores.
2- Confiram a posição correta de encaixe do circuito integrado.
3- Constatem a ausência de curtos na placa de circuito impresso.
4- Confiram se todos os pontos necessários, estão cobertos de solda.
5- Conectem as garras jacaré a uma fonte de 3 a 18 volts.
6- Observem se ambos os LEDs piscam tão rapidamente a ponto de parecerem estar acesos.
7- Encoste a ponta de prova na garra jacaré preta. Deverá acender LED verde e apagar o vermelho.
8- Encoste a ponta de prova na garra jacaré vermelha. Deverá acender o LED vermelho e apagar o verde.
9- Ocorrendo algum inconveniente de funcionamento, desliguem imediatamente a fonte de alimentação e reconfiram as ligações.
10- Se todas as ligações estiverem perfeitas e o circuito ainda não funcionar, verifiquem se a fonte de alimentação está operando na faixa de 3 a 18 volts.
11- Persistindo o defeito, substitua o circuito integrado.
12- Depois de todas essas medidas se o circuito continuar inoperante, procurem se munir de muita calma.
Recomecem tudo de novo. Vocês não estarão perdendo nada, muito pelo contrário, estarão adquirindo experiência, o que é muito importante em Eletrônica.
Nosso instrumento deverá acusar nível alto acendendo o LED vermelho e apagando o verde.
Deverá acusar nível baixo apagando o LED vermelho e acendendo o verde.
Com a ponta de prova desconectada, os dois LEDs piscarão rapidamente. O mesmo ocorre quando encostamos a ponta em algum ponto de mau contato ou ainda desconectado de outro ponto.
Fazemos votos que este primeiro de uma série de artigos, tenha cumprido nossos objetivos, trazido horas agradáveis eletronicamente falando, bem como enriquecido o conhecimento técnico de todos vocês.
LISTA DE MATERIAL
Semicondutores
Um circuito integrado CD-4049.
Um LED vermelho.
Um LED verde.
Resistores
Um resistor de 10 K - 1/8 watt.
Um resistor de 120 K - 1/8 watt.
Um resistor de 330 K - 1/8 watt.
Dois resistores de 470.- 1/8 watt.
Capacitor
Um capacitor de 1 microfarad.
Diversos
Uma placa de circuito impresso.
Uma ponta de prova (explicação no texto).
Uma caixa plástica (tipo caneta, de preferência cilíndrica).
Uma garra jacaré preta.
Uma garra jacaré vermelha.
PS.: Eu montei esse circuito e o uso há muitos anos (ver fotos acima) e funciona perfeitamente. Muito tem me ajudado nos meus projetos e manutenções com circuitos digitais. Vale a pena montá-lo, embora simples, é de muito utilidade.
Boa sorte a quem decidir montá-lo, principalmente os iniciantes nessa fascinante eletrônica digital.
Um abração.
Eng. Amauri Oliveira
Um comentário:
Boa noite, excelente postagem! O senhor poderia postar também o desenho da PCI?
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