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Adaptador de sondas de osciloscopio para tarjeta de sonido de ordenador (2)

2012-02-12

Le hice algunas mejoras al adaptador de sondas de osciloscopio para tarjeta de sonido de ordenador, un instrumento que, conectado a la tarjeta de sonido de un ordenador y con el software adecuado (como xoscope, permite hacer un osciloscopio computerizado para señales de audio. Las prestaciones no se acercan ni de lejos a las de un buen osciloscopio, pero el proyecto es bonito y entretenido.

Forma de onda captada por el instrumento.
Forma de onda captada por el instrumento.

Panel frontal del instrumento mejorado.
Panel frontal del instrumento mejorado.

Al diseño original le faltaba un generador de señal de referencia para poder tomar medidas calibradas y ajustar la compensación de las sondas de prueba. Esta señal de referencia sale de un oscilador de onda cuadrada que conecta y desconecta una referencia de tensión. La referencia de tensión elegida es un LM336, que da 2,5 V muy estables (mucho más que el típico diodo zéner). El oscilador está hecho con el clásico 555, un circuito integrado arcaico como el amplificador operacional 741 de la etapa de amplificación, pero muy fácil de conseguir. Los componentes adicionales aparecen en el esquema del circuito.

Además del generador de señal, hay un condensador entre los dos extremos de la alimentación que sirve para amortiguar comportamientos antisociales como el que manifiesta el 555 al cambiar de estado. El condensador está muy sobredimensionado.

Controles y funciones del instrumento.
Controles y funciones del instrumento. Cada uno de los tres interruptor va acompañado de un led que brilla cuando el interruptor está en la posición de encendido. El terminal de la señal de referencia no se aprecia bien; es un pequeño gancho entre el interruptor y el led de la señal de referencia.

El instrumento puede mover perfectamente unos auriculares en vez de volcar su salida en una tarjeta de sonido. Con los auriculares se oye la salida del generador de señal de referencia incluso cuando las puntas de prueba no están conectadas a su salida; esto se debe a que los circuitos ni están bien separados ni están bien blindados, pero el efecto no afecta a las medidas que se pueden digitalizar en un ordenador.

Un efecto accidental curioso es que, en determinadas condiciones (con la entrada atenuada completamente y la amplificación al máximo), las no linealidades de los componentes dan lugar a un detector accidental de FM. Se nota con los auriculares puestos. Si fuera un problema, habría que poner algún blindaje o repensar el circuito.

Otra modificación deseable es que ahora los componentes del panel frontal están unidos a la placa del circuito mediante conectores de buena calidad que aguantan bien sin desenchufarse. La señal se mueve sin problemas.

Interior del aparato.
Interior del aparato. Los conectores son ahora resistentes a los desenchufes accidentales.

Esquema del circuito

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.

Resultados

El instrumento funciona, pero hay algunos defectos. A veces se echa en falta un amplificador operacional mejor que el UA741. El generador de señal de referencia irradia su salida y los amplificadores captan esta señal a través de las ondas, pero el efecto es despreciable frente a la medida directa y no afecta a la calibración. Con amplificación alta y la entrada completamente atenuada, se forma accidentalemte un detector de FM (con una salida fácilmente inteligible al oído). Salvo por estos pequeños problemas, las actuaciones del instrumento son bastante satisfactorias. Al medir trenes de pulsos (como el del generador de señal de referencia), el ordenador registra pequeños sobresaltos (ringing en inglés) que no aparecen en la lectura simultánea de la salida del instrumento mediante un osciloscopio, así que parece que estos artefactos tienen su origen en la propia tarjeta de sonido. Hasta donde he podido medir, el instrumento no distorsiona apreciablemente las frecuencias de audio y puede considerarse que es un éxito.

Forma de onda a la salida del instrumento.
Forma de onda a la salida del instrumento. Está medida con un osciloscopio digital de bolsillo.

El instrumento con las sondas de entrada y el cable de salida conectados.
El instrumento con las sondas de entrada y el cable de salida conectados.


Categorías: DIY, Electricidad

Permalink: http://sgcg.es/articulos/2012/02/12/adaptador-de-sondas-de-osciloscopio-para-tarjeta-de-sonido-de-ordenador-2/