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Medidor de tensión para pilas AA y AAA

2011-11-28

Medidor de tensión de pilas vacío.

Fabriqué un aparato para medir la tensión eléctrica en una pila de tipo AA o AAA. Marca la tensión en voltios con dos cifras. El aparato está preparado para dar una incertidumbre de 1 dV.

El principio de funcionamiento es muy sencillo:

  1. El aparato mide la tensión de un diodo Zener que sirve como referencia estable y unidad de medida. La tensión del diodo Zener se mantiene dentro de los límites que marca la incertidumbre de diseño de 1 dV en unas condiciones ambientales en las que un operador humano puede estar cómodo.
  2. Después, mide la tensión en los terminales de los portapilas de prueba.
  3. Calcula la tensión calibrada de la pila sin más que escalarla con la de referencia.
  4. Después, escribe el valor medido en dos dígitos luminosos. El valor está indicado en voltios.

Medida de la tensión de una pila.
Medida de la tensión de una pila. El aparato marca 1,2 V.

La lógica y el sistema de medida residen en un microcontrolador PIC12F675. Como este microcontrolador tiene muy pocas salidas (¡es más divertido cuando es difícil!), la solución adoptada consiste en pasar bit a bit los dos dígitos con codificación BCD a un registro de desplazamiento dual 4015. Una vez están escritos los dígitos, se deja que pasen a sendos codificadores 4511 de BCD a siete segmentos; estos codificadores tienen una memoria que se mantiene bloqueada al pasar los números al registro de desplazamiento con el fin de que los dígitos estén fijos y no se conviertan en un borrón ilegible.

La construcción no es muy fiable. Usé cables demasiado gruesos. Parece que se forma un circuito de inductores y condensadores con los cables y los puntos de soldadura que es lo bastante significativo como para falsear las medidas de tensiones bajas. Para garantizar medir cero con la pila retirada, hubo que poner una resistencia muy baja, de 100 Ω, entre los terminales de prueba positivos y la tierra.

Reverso del aparato medidor de tensión.
Reverso del aparato. Es una maraña de cables.

Materiales

El aparato está fabricado con los siguientes componentes:

Esquema

Esquema del circuito.

Aquí está el esquema del circuito en diferentes formatos. Lo dejé anotado en inglés.

El programa informático gschem es parte del proyecto gEDA, software libre para el diseño de circuitos electrónicos.

Programa

El programa opera cíclicamente. Hace lo siguiente:

  1. Lee la tensión de referencia del diodo Zener.
  2. Lee la tensión de los portapilas de prueba.
  3. Obtiene la tensión calibrada: multiplica la medida de los portapilas por la tensión de calibración del diodo Zener y la divide por la medida del diodo Zener. El algoritmo de división utilizado es muy lento, pero no hacía falta algo mejor.
  4. Convierte la medida calibrada a dos dígitos BCD, uno para las unidades de voltio y otro para las décimas de voltio.
  5. Bloquea la memoria de los codificadores 4511 para que las cifras no bailen.
  6. Escribe bit a bit los dos dígitos BCD en el registro 4015.
  7. Desbloquea la memoria de los codificadores para que éstos lean el dato del registro 4015 y después deja la memoria bloqueada de nuevo.
  8. Vuelve a empezar.

El programa, que no es muy elegante, es software libre publicado bajo la licencia GPL versión 3 (o posterior). Está escrito en lenguaje ensamblador para PIC. Está aquí:
battery-meter-1.asm.

Para compilarlo con GPASM, el ensamblador libre del proyecto GPUTILS, hay que escribir la siguiente orden:
gpasm battery-meter-1.asm

Una vez compilado el programa, hay que escribirlo en el microcontrolador. Es posible hacerlo directamente en la placa mediante las patillas acodadas ICSP. La patilla superior es la VPP; con un programador como el PICkit 2, hay que hacer que coincida con la flecha que indica esta posición. Si se usa el PICkit 2, es posible utilizar el programa PK2CMD, que es software libre:
pk2cmd -PPIC12F675 -F$PWD/battery-meter-1.hex -M
O, quizá, si los datos de dispositivos están en /usr/share/pk2,
pk2cmd -PPIC12F675 -B/usr/share/pk2 -F$PWD/battery-meter-1.hex -M


Categorías: Electricidad, Informática, DIY

Permalink: http://sgcg.es/articulos/2011/11/28/medidor-de-tension-para-pilas-aa-y-aaa/