Usar RCtime para medir la resistencia.

Transcripción

1 Basic Express Noa de aplicación Usar RCime para medir la resisencia. Inroducción Una aplicación común de los pines I/O es para medir el valor analógico de una resisencia variable. Aunque el uso de un converidor ADC (Converidor Analógico-Digial) es quizás la forma más sencilla para medir la resisencia, ambién es posible uilizar un pin I/O digial. Eso puede ser úil en casos en los que no se dispone de suficienes canales ADC, si el procesador en concreo no dispone de capacidades ADC. Procedimieno RCime BasicX proporciona un procedimieno especial denominado RCime para ese propósio. RCime mide el iempo que arda un pin en cambiar un esado a un valor deerminado. Al conecar un condensador fijo y una resisencia variable en un circuio RC, puede uilizar un pin I/O para medir el valor de la resisencia variable, que puede ser un disposiivo ipo poenciómero o un sensor de emperaura. Exisen dos formas comunes de cableado de un sisema RCime. La primera es la de conecar la resisencia variable a ierra. La figura 1 muesra esa configuración. La venaja es la posibilidad de un daño menor provocado por la elecricidad esáica: Figura 1 Figura 2 La segunda configuración aparece en la figura 2. En ese caso la conexión opuesa, en la que el condensador C esá conecado a ierra y la resisencia variable R V esá conecada a 5 volios: En ambos circuios la resisencia R 1 sirve para eviar que la salida del chip BasicX descargue demasiada corriene al cargar el condensador. Para omar una muesra, se descarga primero el condensador colocando el pin en el esado correco. En el caso de la figura 1, es necesario que el esado del pin sea superior a +5 V para que se produzca 0 volios a ravés del condensador, y por lo ano se descargue. En la figura 2 el esado deseado es bajo o ierra. En cualquier caso, el condensador se descarga durane al menos 4 consanes de iempo, que equivale a 4 R 1 C. Una vez que ha ranscurrido ese iempo, el Usar RCTIME para medir la resisencia 1

2 condensador debería esar suficienemene descargado. En ese puno, se llama al procedimieno RCime. RCime libera al condensador conviriendo al pin en una enrada risae. Enonces, el procedimieno mide cuáno iempo arda el condensador en llegar a la ensión para acivar el pin de enrada. Ese inervalo de iempo es una función de R V. Si R 1 es insignificane comparado con R V, el inervalo de iempo es proporcional a R V. Puede experimenar con diferenes valores del condensador para opimizar el proceso. Ejemplo 1, uilizando el circuio de la figura 1: Dim TimeInerval As Single ' Descargar el condensador en el pin 15. Call PuPin(15, bxoupuhigh) Call Delay(20.0E-3) ' Esperar 20 ms. ' Esperar un valor lógico bajo en el pin 15. Call RCime(15, 1, TimeInerval) Ejemplo 2, uilizando el circuio de la figura 2: Dim TimeInerval As Single ' Descargar el condensador en el pin 15. Call PuPin(15, bxoupulow) Call Delay(20.0E-3) ' Wai abou 20 ms. ' Esperar un valor lógico bajo en el pin 15. Call RCime(15, 0, TimeInerval) Ejemplo de poenciómero Símbolos en esa sección τ C I I 0 R 1 R V V 0 V c Consane de iempo Capaciancia Corriene a ravés del condensador y poenciómero Corriene inicial a ravés del componene Resisencia del reósao fijo Resisencia del poenciómero Tiempo Tensión inicial a ravés del componene Tensión a ravés del condensador V R1 Tensión a ravés de la resisencia R 1 V RV V rip Tensión a ravés del poenciómero Puno de acivación del pin de enrada Usar RCTIME para medir la resisencia 2

3 Comporamieno de circuio En ese ejemplo, uilizaremos la misma configuración que en la figura 1. Se uiliza un poenciómero como una resisencia variable R V que iene una resisencia máxima de 50 kω (Figura 3): Figura 3 La siguiene derivación presupone que R V es grande en comparación con R 1. Es decir, R 1 / R V << 1. Descarga del condensador el primer paso es descargar el condensador subiendo el pin I/O. Es necesario manener el pin en un nivel alo el iempo suficiene para permiir que V c caiga a un valor insignificane. En condiciones iniciales, se supone que la ensión en el condensador alcanza un esado seguro de 5 V. Así mismo, el pin acúa como un inerrupor ideal. Cuando = 0, se eleva el pin, y la corriene inicial a ravés de R 1 es I 0 = ( V 0 / R 1 ) = ( 5 V ) / ( 300 Ω ) = 16.7 ma La ensión V C a ravés del condensador cuando > 0 ies I 0 R 1 V C = e ( / τ ) Aquí, la consane de iempo es τ = ( 300 Ω ) ( 0.1 µf ) = 30.0 µs. Es necesario descargar durane al menos cuaro consanes de iempo (120.0 µs, en ese caso), lo que significa que la ensión descenderá de la manera siguiene: V 0 V R1 = e ( 4τ / τ ) = ( 5 V ) / e 4 = 91.6 mv 1.8 % de máxima Aquí, ignoramos el efeco de R V en la descarga del condensador. Esa es una aproximación razonable sólo si R 1 iene un valor insignificane con respeco a R V. Usar RCTIME para medir la resisencia 3

4 Cálculo del iempo de reardo ahora que el condensador esá descargado, colocamos el pin I/O del procesador en esado inpu -risae, que básicamene desconeca R 1 del circuio. Con un nuevo iempo = 0, la corriene inicial I 0 a ravés de condensador C y el poenciómero R V es L I 0 = ( V 0 / R V ) = (5 V) / ( Ω) = 100 µa. Cuando el iempo > 0, la corriene I es I 0 I = e ( / τ ) La consane de iempo τ = R V C = ( Ω) (0.1 µf) = 5.00 ms. Eso represena el iempo que arda la corriene, a ravés del circuio, en caer a (1-1/e) o aproximadamene un 63 % por debajo de su valor máximo. La ensión V RV en el poenciómero cuando el iempo > 0 es I 0 R V V RV = e ( / τ ) Ahora necesiamos conocer el puno de disparo (rip poin) V rip para el pin de enrada. El puno de disparo es la ensión en el que el pin pasa de nivel lógico bajo a novel lógico alo. Ese puno puede variar de pin a pin y por lo ano es necesario deerminarlo de manera prácica en cada caso. Si conocemos V rip, la resisencia del poenciómero es R V = C ln ( V 0 / V rip ) Para el chip Amel que se uiliza en el sisema BasicX, el puno de disparo V rip esá cerca de los 2.5 V y no parece ser sensible a cambios de emperaura. Suponiendo que V 0 = 5 V y que el puno de disparo V rip = 2.5 V, la resisencia es por lo ano R V = ( / C ) En oras palabras, para una capacidad consane, la resisencia es linealmene proporcional al iempo. En ese ejemplo, el iempo necesario para cargar el condensador para V rip = 2.5 V es = ( 0.1 µf ) ( 50 kω ) / = 3.47 ms. Opimización En esa aplicación en paricular, hay un equilibrio enre la precisión y el iempo necesario para realizar los cálculos. Para obener una precisión superior, se necesia más iempo para realizar los cálculos. RCime iene un valor compleamene escalable de aproximadamene 71.1 ms y una resolución de µs (1 / de escala oal), a ener en consideración. Usar RCTIME para medir la resisencia 4

5 Para una deerminada resisencia, una vez deerminado un puno de disparo, el amaño del condensador se calcula de la siguiene manera: C = R V ln ( V 0 / V rip ) Valores bajos de R V -- las derivaciones en esa sección presuponen que R 1 iene un valor insignificane con respeco a R V. Si ese no es el caso, las ecuaciones son de algún modo más complicadas. En concreo, a medida que aumena la raio R 1 / R V, es menos lício presuponer que el condensador esá oalmene descargado al principio de cada ciclo de mediciones. En el caso de limiaciones en los que R V = 0, el condensador nunca se descarga compleamene. Ejemplo de código Sub GeResisance( _ ByRef Resisance As Single) ' Mide la resisencia de un poenciómero conecado a un pin I/O. Cons PoPin As Bye = 15 Cons DischargeTime As Single = 120.0E-6 ' Segundos Cons Capaciance As Single = 0.1E-6 ' Faradios Cons TripVolage As Single = 2.5 ' Volios Cons IniialVolage As Single = 5.0 ' Volios Dim TimeInerval As Single, K As Single ' Elevar el pin y descargar el condensador. Call PuPin(PoPin, bxoupuhigh) Call Delay(DischargeTime) ' Configurar el pin en un modo inpu-risae, a coninuación medir cuáno iempo esá el pin en un nivel lógico alo ' Call RCime(PoPin, 1, TimeInerval) End Sub K = 1.0 / (Capaciance * Log(IniialVolage / TripVolage)) Resisance = TimeInerval * K Ese ejemplo se uiliza con el circuio en la figura 3. El código fuene puede enconrarse en el fichero denominado Resisance.bas by NeMedia, Inc. All righs reserved. Basic Express, BasicX, BX-01, BX-24 and BX-35 are rademarks of NeMedia, Inc. All oher rademarks are he propery of heir respecive owners A Traducción Española: Alicia Bernal, Revisión: Pablo Pompa Usar RCTIME para medir la resisencia 5