UNIVERSIDAD MESOAMERICANAQUETZALTENANGO

FACULTAD DE INGENIERÍAINGENIERÍA EN ELECTRÓNICA, INFORMÁTICA Y

CIENCIAS DE LA COMPUTACIÓN

PROYECTO

DISEÑO Y ELABORACION DE OSCILOSCOPIO DE MATRIZ 100 LED

Mario Pojoy 201407003Pedro Villagrán 201407014Luis Méndez 201407021

QUETZALTENANGO, JUNIO DE 2015

TABLA DE CONTENIDO

Pág.

1. Introducción.............................................................................32. Objetivos..................................................................................43. Diseño.....................................................................................54. Conclusiones...........................................................................95. Referencias Bibliográficas.....................................................106. Anexos...................................................................................11

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1. INTRODUCCIÓNUn osciloscopio es un instrumento de visualización electrónico para la representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo. Presenta los valores de las señales eléctricas en forma de coordenadas en una pantalla, en la que normalmente el eje X (horizontal) representa tiempos y el eje Y (vertical) representa tensiones.

En un osciloscopio existen, básicamente, dos tipos de controles que son utilizados como reguladores que ajustan la señal de entrada y permiten, consecuentemente, medir en la pantalla y de esta manera se puede ver la forma de la señal medida por el osciloscopio, esto denominado en forma técnica se puede decir que el osciloscopio sirve para observar la señal que quiera medir comparándolo con el plano cartesiano.

El primer control regula el eje X (horizontal) y aprecia fracciones de tiempo. El segundo regula el eje Y (vertical) controlando la tensión de entrada.

Estas regulaciones determinan el valor de la escala cuadricular que divide la pantalla, permitiendo saber cuánto representa cada cuadrado de ésta para, en consecuencia, conocer el valor de la señal a medir, tanto en tensión como en frecuencia.

Para el diseño de un osciloscopio se han tomado en cuenta 4 etapas principales las cuales emulan cada función, por medio de lógica digital y análoga, el proceso de amplificación, atenuación, barrido horizontal y vertical y posteriormente la visualización en matriz de 10X10 LEDs.

Cada etapa se describe a continuación desde su diseño, cálculo y elaboración de circuitos impresos de cada etapa.

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2. OBJETIVOS

a. Comprender a cabalidad el funcionamiento de un osciloscopio tradicional.

b. Aplicar conocimientos de electrónica digital para elaboración de circuitos de cada etapa.

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3. DISEÑOa. Matriz 100 LEDs

Para la elaboración de la matriz se han utilizado 100 LEDs dispuestos de la siguiente manera:

Orientados hacia abajo, los cátodos servirán para el pulso negado de salida de cada una de las terminales del horizontal, todos los ánodos en cada columna singular estarán comunes hacia el colector de un transistor PNP 3906, el cual sirve como conmutador en modo corte y saturación hacia una resistencia de 220 OHM y luego a tierra común. La base de cada transistor va hacia cada una de las terminales de entrada de pulso del horizontal.

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Orientados hacia la izquierda, las filas de ánodos comunes van hacia el emisor de un transistor NPN 3904 que actúa como conmutador en modo corte y saturación hacia una resistencia de 1 KOHM hacia el positivo de 5VCC. La impedancia de entrada de base es de 1 KOHM y va conectada hacia las terminales que van hacia el vertical.

b. VerticalEl barrido vertical es una escala de nivel de voltaje (vúmetro) y está compuesto por una escalera de Amplificadores Operacionales LM324, estos amplificadores actúan como COMPARADORES de la señal de entrada por medio de divisores de tensión compuestos por resistencias de 1 KOHM, los cálculos de cada uno de los divisores de tensión son los siguientes:

Cada uno de los divisores de tensión establece una escala de nivel de voltaje en las entradas inversoras de cada comparador, en las entradas no inversoras se ingresa la señal proveniente del amplificador atenuador de baja señal:

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Esta señal al ser de muy baja frecuencia, genera una simulación de barrido vertical encendiendo y apagando los LEDs en secuencia con forme el nivel de voltaje de la señal ingresada.

El potenciómetro de 50K se utiliza como nivel de activación de los LEDs, cambiando el voltaje de referencia entre 5V y 2.5V en el primer divisor de tensión. Todas las salidas de los comparadores van dirigidas a los pines terminales que van conectados a las terminales positivas de los LEDs en la Matriz (bases transistores NPN 3904).

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Un potenciómetro de 10K en la entrada de señal, ajusta el nivel de señal amplificada desde la salida del atenuador/amplificador y asegura que el rango de voltaje este en el mismo rango de activación de los divisores de tensión.

c. HorizontalEl barrido horizontal es un emulador de escalas de tiempo que está compuesto por una etapa de pulso CLOCK proveniente de la configuración aestable del integrado NE555, en su pin 3 genera la señal de CLOCK un pulso cuadrado que ingresa a un flipflop tipo JK (76LS76), ambas entradas J y K están en nivel alto lo cual provoca que al ser disparado el flanco positivo de CLOCK, tome el nivel Alto cada vez que se genere un pulso, esto actúa como divisor de frecuencia, la salida Q de este flipflop está conectada a la entrada CLOCK de un segundo flipflop a su vez configurado de la misma forma; 4 flipflops y una compuerta NAND generan un CONTADOR DE DECADAS ASINCRONO, esta lógica secuencial de compuertas genera un conteo de 0 a 9 en BCD el cual luego llega hacia un Decodificador de BCD a 10 Filas (74LS42) y luego directamente hacia las terminales de salida del horizontal, conectadas a las bases de los transistores PNP 3906. La frecuencia de conteo del horizontal es regulada por un potenciómetro de 50K conectado entre los pines 7 y 6 del integrado 555

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4. CONCLUSIONES

a. El desarrollo de cada etapa dio a conocer el funcionamiento interno básico de un equipo de instrumentación básico de frecuencias.

b. El uso de este lógica secuencial de compuertas y lógica de conversión Analógica a Digital, sirven para emular las funciones básicas de un Osciloscopio ordinario.

c. Es difícil utilizar este proyecto como actual medidor de nivel de frecuencia, voltaje y tiempo de señales ingresadas, resulta siendo un proyecto puramente educacional.

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5. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

a. Fundamentos de Sistemas Digitales, 9na Edición, Thomas L. Floyd, Editorial Pearson Prentice Hall, 2006.

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6. ANEXOa. Simulación de circuitos en Proteus ISIS.

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a. Hoja de datos de integrados 74LS76, 74LS42, LM324, NE555.

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