Voltimetro Proyecto

VOLTÍMETRO

1.- Introducción
El voltímetro diseñado, puede medir tensiones comprendidas entre -99mv y 999mv, pudiendo ser utilizado para la medición de pequeñas señales, de sensores o de otra fuente de pequeña tensión. Dicho circuito tiene la misión de actuar como un módulo de conversión Analógico – Digital “universal”, que convierte niveles de voltaje analógico a valores digitales bajo losparámetros de la lógica TTL. En general, con este circuito convertidor se podrá medir cualquier variable física que se encuentre en la naturaleza o proceso de producción, tan sólo necesitamos emplear el transductor adecuado para cada caso, y acondicionar su señal eléctrica para no exceder los niveles de voltaje que requiere el módulo concertador analógico a digital, ya que éste se encuentradiseñado para operar dentro de un rango establecido de voltaje. En la figura 2, vemos el diagrama interno del circuito convertidor ADC CA3161E.

El ADC que es empleado en este circuito, trabaja mediante la técnica de conversión conocida como de “doble rampa”, en la cual el proceso de conversión requiere de dos etapas. En la primer etapa, un condensador tiene que ser cargado a cierto nivel de voltaje quecorresponde con el valor que tiene que ser convertido. Para ello, un contador interno del propio ADC fija un tiempo establecido y cuando éste ha expirado, termina la primer parte y comienza la segunda parte del proceso. En la segunda parte del proceso, el contador interno del ADC vuelve a activarse, pero ahora para contabilizar el tiempo en que tarda el condensador en descargarse, ese tiempotiene un valor proporcional al valor final de la conversión.


3.- Funcionamiento
El elemento principal del módulo convertidor ADC es el circuito integrado identificado como IC1, cuya matrícula es CA3162E y se trata, precisamente, del circuito integrado que se encarga de convertir los valores analógicos de voltaje en sus correspondientes combinaciones binarias, en la figura 2 se muestra el detalledel circuito IC1. El circuito identificado como IC2, que posee la matrícula CA3161E, es de un circuito complementario que auxilia al IC1 en la conversión analógico a digital, el circuito IC2 es un decodificador que interpreta las combinaciones binarias y enciende los segmentos de los displays de acuerdo con el valor que corresponda, formando números que podemos leer. Ver figura 3. El proceso deconversión analógico a digital comienza en el circuito IC1, al cual se le hace llegar el valor analógico de voltaje a través del conector CN1 en el cual se encuentran las terminales 10 y 11 de IC1 (observe el diagrama de la figura 3), este voltaje comienza a cargar el condensador C1 que está conectado en la Terminal 12 de IC1, y tiene la función de predeterminar el rango de tiempo en el cual serealizará la conversión analógico a digital, lo que da origen a la primera etapa de la conversión. Al finalizar la primera etapa, el bloque que tiene a las terminales 10 y 11 de IC1, las desconecta del condensador C1 dando comienzo a la segunda etapa de la conversión. Ahora es conectado hacia el condensador una fuente de corriente constante, pero con polaridad opuesta a la anterior, esto es conmotivo de provocar la descarga del condensador C1, a la vez el contador que fue restaurado a su posición original al comienzo de la segunda etapa, lleva el conteo de tiempo que origina la descarga del condensador hasta el valor de 0 voltios, el contador en esta segunda etapa se encuentra acoplado a un multiplexor con salidas BCD, las cuales muestran el valor del conteo cuando el condensador ha sidodescargado totalmente, el valor que muestran las salidas BCD es proporcional al valor correspondiente a la digitalización del valor analógico, pero este dato se muestra mediante una combinación binaria de 4 bits. En la figura 4 vemos el circuito impreso del módulo convertidor analógico digital. El contador interno del circuito IC1 es controlado por un oscilador que aporta la llamada frecuencia de...