Potenciómetros Digitales vía I2C con 18F25K20

por Mario 24 octubre, 2010, 6:39 pm 26 Comments

En un artículo anterior de NeoTeo habíamos hecho una revisión de los potenciómetros digitales CAT5269 donde pudimos ver muchos detalles de su estructura interna, sus registros de programación y las enormes posibilidades que nos brindan por sobre los potenciómetros mecánicos tradicionales. Hoy volvemos a la actividad con ellos para preparar una parte más del rompecabezas “proyecto del año” en NeoTeo. Controlados vía I2C, con un PIC 18F25K20 y con el software gratuito Amicus, utilizar potenciómetros digitales en tus desarrollos electrónicos es algo tan sencillo como útil y efectivo. En este caso, lo comprobarás en el montaje propuesto hoy. Ya vimos un generador de rampa, un receptor superheterodino de doble conversión, ahora potenciómetros digitales. ¿Tú sabes hacia dónde vamos?

El circuito integrado CAT5269 posee en su encapsulado dos potenciómetros digitales programables (DPPs ™) integrados con toda la lógica de control necesaria y 18 bytes de memoria NVRAM. Cada DPP consiste en una serie de elementos resistivos conectados entre dos puntos finales accesibles desde el exterior. Los puntos de unión entre cada elemento resistente se conectan a las salidas del “wiper” o “cursor central” con interruptores CMOS. Un registro por separado de 8 bits de control (RWC) controla de forma independiente los interruptores para cada potenciómetro. Los datos en los registros de control de los potenciómetros se graban y/o intercambian con el microcontrolador mediante un bus serie de 2 hilos, compatible con el protocolo I2C. El CAT5269 es un circuito integrado que se puede utilizar del mismo modo que un potenciómetro mecánico convencional o como una resistencia variable de dos terminales. Su aplicación se centra en circuitos controladores de nivel, sistema de control de precisión y en una amplia variedad de aplicaciones. Entre las características destacadas de estos dispositivos encontramos:

Dos potenciómetros lineales que se pueden programar en forma digital.

256 Resistencias por potenciómetro. 256 Bloques resistivos conectados en serie.

Disponible en valores de 50K y 100K según el modelo.

Control y acceso a los registros de memoria a través de una interfaz de 2 hilos (compatible I2C).

Baja resistencia desde el punto central a la sección óhmica variable (por lo general 100 Ohms).

Memoria no volátil para almacenar un máximo de hasta cuatro configuraciones diferentes del cursor central para cada potenciómetro que compone el IC. Esto permite conservar los valores de utilización al desconectar la energía del dispositivo.

Tensión de trabajo de 2,5 a 6,0 voltios. (Compatible con los microcontroladores de 3,3V).

Corriente de Stand-By de menos de 1uA.

Más de 1.000.000 de ciclos de escritura.

100 años de retención de los datos en su memoria no volátil.

Encapsulado de 24 pines SOIC y TSSOP.

Distribución gratuita de muestras para ensayos y desarrollos experimentales.

El circuito que hemos decidido utilizar para la experimentación es muy sencillo y ya lo hemos visto en varias oportunidades, aquí en NeoTeo. Utiliza el potente PIC18F25K20, un cristal o resonador de 16Mhz y un pequeño grupo de resistencias y capacitores que permiten un correcto funcionamiento. Respecto al CAT5269, hemos realizado una pequeña placa adaptadora que nos permitirá utilizarlo con facilidad en cualquier protoboard y que también posibilitará una manipulación más sencilla y práctica. Como siempre, al final del artículo encontrarás el archivo PDF para construirla tú mismo. Entre las recomendaciones fundamentales que siempre te hacemos, recuerda utilizar correos electrónicos de Universidades o Empresas (no Yahoo, no Hotmail) cuando solicites muestras gratuitas. Además, sé mesurado al pedir unidades y ofrece una buena propuesta de experimentación si deseas obtener IC gratis. Pedir sin sentido y sin control nunca da buenos resultados. Recuérdalo para ésta y todas las empresas que ofrecen servicio de Samples. El conexionado resultante y el aspecto final del adaptador montado es el siguiente:

La vista del impreso es muy clara y explícita. Junto con la hoja de datos, se pueden deducir las conexiones de manera muy sencilla: A0, A1, A2 y A3 son los pines que permiten dar una “dirección” al IC dentro del bus I2C (podemos colocar hasta 16 dispositivos, lo que equivale a 32 potenciómetros) y un terminal WP que al conectarse a nivel lógico bajo impide la sobre-escritura de cualquier registro de los potenciómetros y bloquea su ajuste. Encontramos las conexiones al bus I2C (SDA y SCL), la alimentación (3,3V en nuestro caso) y GND. Por último, a ambos lados del dispositivo están las conexiones al exterior de los potenciómetros, donde RL y RH son los extremos y RW el punto medio o “cursor”. Completa el montaje el clásico capacitor de desacoplo de 100nf que nunca debes dejar de colocar en cualquier circuito electrónico digital que construyas. Recuerda que a este capacitor debes colocarlo tan próximo como sea posible a los terminales de alimentación del circuito integrado que estés utilizando. De este modo, evitarás problemas indeseados de ruido y raros funcionamientos muy difíciles de comprender y solucionar.

El primer paso entonces es construir el circuito de aplicación. Nosotros empleamos en un protoboard la fuente modular que siempre resulta muy práctica y versátil de utilizar y los componentes que puedes ver en el esquema mostrado. No olvides que el PIC 18F25K20 funciona con 3,3Volts de alimentación y que el cristal asociado debe ser de 16Mhz para un correcto funcionamiento de los programas desarrollados con el software gratuito Amicus.

Los pulsadores SW1, SW2, SW3 y SW4 están encargados de enviar mediante el bus I2C las instrucciones necesarias para que el CAT5269 haga funcionar de manera adecuada y en forma individual cada potenciómetro. En el siguiente video te mostramos el funcionamiento del conjunto donde utilizamos un solo potenciómetro con sus extremos conectados a la tensión de alimentación (3,3V) respecto a GND. El valor resultante sobre el cursor se puede observar en el multímetro ajustado como voltímetro. Un dato importante que no debes dejar de tener en cuenta es que la máxima tensión aplicable entre extremos del potenciómetro es la tensión de alimentación del circuito integrado. Las hojas de datos son muy claras en ese aspecto. Observa cómo funciona uno de los potenciómetros:

¿Y el generador de rampa?
Aquí viene la parte que estabas esperando descubrir dentro del artículo. En el último video encontrarás cuál será la función de cada uno de los dos potenciómetros que forman al CAT5269. Vamos a explicarlo también en este texto de la manera más sencilla que se pueda realizar. Si recuerdas la forma de onda de la señal diente de sierra, recordarás su rampa de crecimiento lineal y su caída abrupta para luego retomar un nuevo ciclo de crecimiento de rampa. A un potenciómetro lo utilizaremos para controlar la “amplitud” de la rampa. Es decir, mediante uno de estos dispositivos, ajustaremos a voluntad la amplitud de la rampa o, lo que es lo mismo, ajustaremos “la altura” que pueda alcanzar esa cuesta empinada. Este ajuste se verá reflejado en tensión “pico a pico” de la señal. Desde un nivel casi igual a cero, podremos ajustar uno de los potenciómetros hasta obtener la máxima amplitud. Esto se realiza de manera muy sencilla conectando la salida del generador de rampa a un extremo del potenciómetro. El otro extremo a GND y el cursor serán los encargados de entregarnos la rampa con amplitud variable.

El potenciómetro restante cumplirá también una función específica y muy particular. La rampa de amplitud variable que nos entrega el primer potenciómetro pasará a través de un capacitor para extraer su componente alterno (la rampa), y luego utilizaremos el segundo potenciómetro para inyectarle a la señal un valor de corriente continua ajustable. Esto es, si seleccionamos en un osciloscopio el funcionamiento por corriente continua, veremos a la rampa subir y bajar dentro de la pantalla de acuerdo al valor de ajuste del segundo potenciómetro. El sistema de trabajo de este control está referido a la tensión de alimentación y a GND. Cuando el cursor se acerca a cualquiera de estos puntos, la rampa se “monta o sube” arriba de esta tensión de corriente continua y permite desplazar la rampa hacia abajo y arriba con la amplitud fijada por el primer potenciómetro. Observa este video y complementa la comprensión del funcionamiento.

Luego de la explicación escrita, de los artículos ya publicados (como el receptor superheterodino de doble conversión) y de los videos con sus explicaciones, estamos seguros que todo te ha quedado ¡mucho más confuso! La mezcla de cosas tan disímiles con funciones tan raras y que en apariencia no podrían tener mucha relación entre sí poco a poco se irá acoplando y comenzará a dar forma a este desarrollo que, como puedes darte cuenta, es demasiado grande e importante como para presentarlo en un artículo único. Por ahora regresamos al generador de rampa. La próxima entrega terminará de completarlo. Luego iniciaremos un artículo nuevo utilizando el receptor de doble conversión hasta finalmente juntar todas las piezas de este rompecabezas y construir un equipo que sorprenderá a muchos.
No dejes de preguntar cada duda que tengas y recuerda que siempre estamos en el foro NeoTeo para charlar sobre este y todos los temas de electrónica que tanto nos apasionan. ¡Te esperamos! Y recuerda lo más importante, ¿dónde comprar el CAT5269? ¡En ningún lado! ¡Pídelo gratis!

Web Oficial:Catalyst / On Semiconductor

Datasheet:CAT5269

Samples (Muestras GRATIS):CAT5269

PCB AdaptadorDescargar

Código Fuente:Descargar

Reportar

Tutoriales