PUNTAS DE PRUEBA SONDA DE RF
FABRICACIÓN DE UNA SONDA DE RF
1.1 INTRODUCIÓN
El tester digital o analógico es el instrumento de batalla del reparador.
Como la espada del guerrero es lo primero que desenfunda. Luego si con la
espada no basta sacará a relucir armas más sofisticadas como un
osciloscopio. Pero nuestro tester tiene un uso limitado. Cubre CC y CA hasta
quizás 1 KHz con mucha suerte.
Si Ud. arma un sencillo circuito de interface la espada se potencia de
modo que puede cubrir mediciones desde 10 KHz hasta 5 GHz (con dos o tres
sondas diferentes) permitiendo una variedad de mediciones solo limitadas
por nuestra imaginación. Osciladores a cristal, señales RF de CD o de DVD,
FE, TE, VE de reproductores de CD y DVD y un etc. muy grande porque todos
los días le encontramos una nueva utilidad. Y a medida que realizamos
nuevas sondas este artículo se va poblando de apéndices.
Como el estetoscopio del médico. Este conjunto de sondas es como para
llevarlas colgadas del cuello. Realmente yo las tengo acoplada a diferentes
testers de aguja de esos que valen 2 U$S y creo que es el conjunto de
instrumentos caseros que más satisfacciones me dio.
1.2 SONDA DETECTORA DE RF
Por ejemplo, todo lo que se necesita para saber si en el bus de datos
hay una señal adecuada es un detector de señal de CA de 5V pico a pico.
Usar el tester en CA no sirve para nada. Los tester pueden medir CA de 50Hz
y en muchos casos si no tienen componente continua agregada. Nosotros
vamos a usar el tester en CC y por lo tanto debemos agregar entre el tester y
el circuito, una interface adecuada construida con diodos que puedan
funcionar hasta varios cientos de MHz para obtener un instrumento versátil
que sirva para otras funciones además de leer un bus de datos.
En la figura 1.2.1 se puede observar un circuito simple, que puede
montarse dentro de una jeringa hipodérmica para medicina veterinaria con
dos cables de salida para conectar al tester con dos fichas banana.
Fig.1.2.1 Circuito de la sonda detectora de RF
En la figura se observa el circuito de la sonda conectada a un generador de
funciones y a un osciloscopio para verificar su funcionamiento con una señal
rectangular de 5V, 50 KHz. Como resulta obvio, el único instrumento
imprescindible es el tester conectado sobre la salida del circuito, que puede
ser tanto un instrumento analógico como digital de cualquier característica.
Observe que se trata de un detector de valor pico a pico construido con
dos diodos 1N4148. De ese modo las dos señales del bus de datos va a dar
una indicación de aproximadamente 5V si el dispositivo funciona
correctamente. Observe que la sonda incluye una pila de 1,5V y un preset
para pre polarizar los diodos y evitar el error de la tensión de barrera de los
mismos.
Como el detector pico a pico tiene un capacitor de entrada nuestro
circuito no responde a las tensiones continuas y por lo tanto no nos engaña si
el bus de datos está permanentemente en 5V o si la salida de un cristal tiene
una continua superpuesta.
Antes de medir se deben compensar las barreras del siguiente modo:
ponga la entrada en cortocircuito, ajuste el preset a través del agujero de la
jeringa para que el tester digital indique aproximadamente 40 mV en la
escala de 1V. Retire el cortocircuito y mida.
Esta sonda está diseñada para que funcione entre 10 KHz y 100 MHz y
es por lo tanto ideal para medir la señal RF de reproductores de CD o de DVD
y la señal de oscilación de cristales dentro de esa gama de frecuencias.
Inclusive sirve para medir señales de horizontal como la tensión de filamento
del tubo y otras. Aumentando el valor de los capacitores a 10 uF
(electrolíticos) se la puede usar en audio, pero no conveniente usar una sola
sonda para toda la gama hasta 50 MHz. Fabrique dos y recuerde que los
diodos 1N4148 solo soportan 50V. Si desea construir una sonda que soporte
más tensión debe emplear diodos auxiliares de TV o diodos recuperadores y
por supuesto utilizar capacitores y resistores de adecuada tensión.
Tenga en cuenta que el error de lectura de esta sonda puede ser del
orden de los +-100 mV dependiendo de la precisión de su ajuste. Es decir
que sin ser un instrumento de precisión resulta útil para la mayoría de
nuestras necesidades.
En la figura 1.2.2 se puede observar el diseño de una plaqueta de
circuito impreso para armar la sonda dentro de una jeringa hipodérmica de
40 mL. Tanto el circuito eléctrico como el impreso fueron realizados en el
laboratorio virtual Live Wire y son perfectamente funcionales. Si el lector
desea los archivos electrónicos de estos dispositivos se debe comunicar por
correo electrónico con el autor.
Fig.1.2.2 Plaqueta de la sonda detectora de RF
Fig. 1.2.3 Lista de materiales de la sonda DE 10Khz a 50 MHz
En la figura 1.2.4 le mostramos el dispositivo terminado. Observe que se
utiliza la misma aguja hipodérmica como punta (cuando no use la sonda
cúbrala con el capuchón de plástico). Para conectar la aguja a la plaqueta
simplemente busque un alambre estañado que entre justo en la aguja y
apriete levemente con el alicate sobre la misma como si fuera a cortarla,
para deformarla y realizar un contacto franco. Si necesita desarmar el
dispositivo tire de la aguja rompiendo el alambre y luego coloque un alambre
y una aguja nueva.
El soporte de la plaqueta es el propio embolo de goma de la jeringa con
una ranura para encastrar la plaqueta. La pila esta directamente soldada al
impreso porque el consumo es muy bajo y dura muchas horas de uso.
Fig.1.2.4 Aspecto exterior de la sonda armada
1.3 USO DE LA SONDA DETECTORA DE RF PARA MEDIR UN BUS DE DATOS
Vamos a utilizar la sonda para medir la existencia y la amplitud de las
señales de data y clock del sintonizador. Si Ud. le pide a un TV que realice el
ajuste automático de canales y cuando termina no le quedó ningún canal
sintonizado es muy probable que falle la comunicación entre el micro y el
sintonizador. Vuelva a hacer la misma operación pero ahora conectando la
sonda en el terminal de datos y observando el tester. Cuando se produce la
comunicación, el tester debe indicar entre 4,7 y 5,3 V. Si la tensión es
correcta se debe conectar la sonda sobre el terminal de clock y realizar la
misma medición con idéntico resultado.
Si las dos mediciones dan correctas, el problema está en el puerto de
comunicaciones del sintonizador que no reconoce las señales. En ese caso
hay dos posibilidades de reparación, una es cambiar el integrado del
sintonizador comúnmente conocido como PLL y que tiene un costo muy bajo
(menos de 3 U$S) y la otra cambiar el sintonizador.
Un detalle a tener en cuenta con el uso de la sonda, es que las señales
de datos y clock estén presentes por lo menos durante 1 segundo que es el
tiempo que necesita un tester digital para realizar una medición correcta. Por
lo general durante la sintonía automática las señales de datos y por lo tanto
la de clock están presentes durante mas de 1 segundo (en general la sintonía
de los 150 canales suele durar mas de 2 minutos es decir que cada canal se
barre en algo mas de un segundo) pero hay algunos equipos muy rápidos
que podrían presentar algún problema. Por eso para una total seguridad
indicamos la utilización de un tester analógico que no necesita ser de gran
calidad. De hecho esos pequeños tester de aguja de 2 U$S suelen ser mas
rápidos que los mas sofisticados y caros.
Si la señal de datos o de clock no tiene la amplitud correcta se debe
determinar que integrado conectado al bus provoca la caída de tensión. Para
ello desconéctelos uno por uno (incluyendo el propio sintonizador) hasta que
la tensión tenga el valor correcto. Si no aparece ningún culpable de la caída,
se trata de un problema de generación del micro o de la resistencia de pullup del mismo.
1.4 USO DE LA SONDA RF EN CD DVD BLU RAY O DVD HD
La señal más importante de un reproductor de CD o de DVD es la
famosa RF o señal de ojo de pescado (fish eye). Con una sonda medidora y
un disco bien grabado por matrizado se pueden hacer maravillas en lo que
respecta a los ajustes (muchos en los viejos equipos y pocos en los nuevos,
aunque siempre hay alguno para realizar, como la altura del mini plato).
Y si Ud. tiene inquietudes y no solo es un cambiador de pick-ups, esta
es una excelente herramienta de reparación. Con esta sonda se puede medir
RF, EFM o EFM`, TE, FE y VE. Si el lector no entiende que significan estas
iniciales lo invitamos a leer algún curso de reparaciones de CD y DVD del
autor. Con la ganancia de la primer reparación Ud. paga el libro y le sobran
por lo menos 20 U$S y yo le puedo asegurar que en nuestro laboratorio todos
los días reparamos 2 o 3 DVDs desahuciados por los mejores técnicos de
nuestro país y que solo suele tener un capacitor SMD fisurado.
No digo que reemplaza al osciloscopio en todo, pero más de una vez
primero uso la sonda y si las papas queman tomo el osciloscopio. Y eso
porque tengo un osciloscopio de 50 MHz porque si tuviera uno solo de 20
MHz no podría medir la señal de RF de los DVD que puede tener 28 o más
MHz.
1.5 USO DE LA SONDA PARA MEDIR OSCILADORES A CRISTAL
En el momento actual todo dispositivo electrónico posee un
microprocesador y donde hay un micro hay un cristal y su correspondiente
oscilador. Imagínese un médico que no pudiera escuchar los latidos del
corazón de un paciente; simplemente no podría diferenciar entre un paciente
anestesiado y uno muerto. Así trabaja un reparador que no tenga como
medir si el oscilador de clock de un micro está oscilando.
Un cristal tiene dos patas. Cuando está conectado al micro una pata se
conecta a un punto del circuito interno de alta impedancia y la otra a un
punto de baja impedancia. Ud. no sabe cuál es cual. Si conecta la sonda al
punto de alta impedancia el oscilador deja de oscilar por exceso de carga.
Esto significa que Ud. tiene que hacer dos mediciones con la sonda. Una por
cada pata del cristal. Con una sola que indique más de 1 V de RF ya puede
decir que el corazón (el cristal) está latiendo (oscilando).
Por las dudas que el oscilador este muy cerca de su punto crítico de
oscilación una medida extra de seguridad es conectar un capacitor de 22 pF
en serie con la punta. Yo siempre tomo dos capacitores de 22 pF les corto las
patas a 10 mm del cuerpo, sueldo una al circuito impreso sobre las patas del
cristal y luego mido sobre las patas que están al aire. Un capacitor de 22 pF
sobre el cristal no puede hacer que este deje de oscilar, a la sumo le puede
correr levemente la frecuencia. Pero como la impedancia de entrada de la
sonda es de alrededor de 50K el capacitor ni siquiera afecta la frecuencia de
trabajo y nos garantiza una baja carga.
No pretenda que la sonda tenga una gran exactitud cuándo se agrega
un capacitor en serie pero en este caso no pretendemos medir la tensión de
oscilación sino simplemente saber si hay oscilación.
¿Y la frecuencia como la mido? Esa es la pregunta que nunca dejan de
hacerme mis alumnos. Y la respuesta es siempre la misma. Si se trata de un
cristal de un micro que no se usa más que para el micro no importa mucho si
se corre un pequeño porcentaje (tal vez un 0,1%). Y si un cristal se corre
más que eso seguramente deja de oscilar. Es decir que un cristal oscila o no
oscila; que lo haga corrido en frecuencia es más improbable que una suegra
simpática.
Pero si el cristal se usa para funciones múltiples (es clásico encontrar un
micro que oscile a 3,582056 o algún armónico, en videograbadores porque
esa señal se usa para la sección de color) habrá que medirlo con un
frecuencímetro lo cual ya implica que el cristal está oscilando y no se
requiere la sonda.
Un problema en la frecuencia del cristal del micro, puede generar
también una falla en la recepción de señales de un control remoto. Si el
micro no recibe el tren de pulsos del remoto con un separación adecuada
entre los pulsos del tren, no responde. Los pulsos tiene la amplitud y la forma
correcta pero el micro mide los tiempos alto/bajo de acuerdo a su cristal de
clock y si este está corrido no detecta o detecta mal (una función por otra).
Es el mismo caso que ocurre cuando se corre el filtro cerámico del remoto (lo
cual es una falla mucho más probable).
1.6 CONCLUSIONES
Con nuestra sonda dotamos a nuestro laboratorio de un instrumento
práctico que seguramente se va a volver imprescindible para los reparadores
de TV, audio, video, CD y DVD. No deje de construirla y de usarla.
1.7 APENDICE 2: SONDA ADAPTADA A LA MEDICIÓN DE ALTAS
FRECUENCIAS
En el momento actual se requiere una sonda más, para la medición de
frecuencias muy elevadas del orden de los 3 GHz. En efecto, el magnetrón de
los hornos de microondas funciona en esa banda de frecuencias y cuando se
repara un horno se debe realizar una medición de las pérdidas de microondas
en los bordes de la puerta del horno. En efecto el técnico tiene la
responsabilidad en caso de que se compruebe que una mala reparación
produce pérdidas que superan el nivel máximo que permiten las normas de
cada país.
La aguja de la sonda en este caso debe cortarse a un largo de ¼ de la
longitud de onda y utilizarse como una antena monopolo. La señal que capte
será medida por el circuito detector y moverá la aguja del instrumento. El
circuito detector ya no puede fabricarse con diodos 1N4148 porque estos solo
cubren una frecuencia del orden de los 200 MHz. Los diodos mas adecuados
son los Schotky que pueden cubrir hasta 10 GHz sin inconvenientes. Los
capacitores pueden ser ahora mas pequeños por ejemplo de 10 pF y
entonces esta sonda se puede utilizar para medir la señal sobre los cristales
sin producir carga sobre ellos. Con capacitores de 10 pF se puede cubrir una
banda desde 1 MHz a 10 Ghz.
Para usar la sonda como antena de microondas hay que realizar dos
cambios. El primero es cortar la aguja para que oficie de antena a una
frecuencia de 2,5 GHz y el segundo es blindar la hipodérmica por dentro
haciendo un tubo de latón que se conecta a la masa de la plaqueta con
alambres lo mas cortos posibles. Cuando Ud. toma la jeringa su mano oficiará
de masa acoplada capacitivamente al tubo de latón a través del plástico.
Para cortar la antena debe aplicar la fórmula de la longitud de onda en
el aire que es:
Long onda = c / F en donde c es la velocidad de la luz en el aire y F la
frecuencia de la señal. C se puede tomar como 300.000.000 m/seg que
aplicada a nuestro caso nos permite calcular que Long onda = 300.000.000 /
2.500.000.000 = 300/2500 = 0,12 metros o 12 cm . Como la antena debe
ser de ¼ de la longitud de onda deberá tener 4 cm incluyendo el alambre de
conexión a la plaqueta. Ver la fig. 1.7.1.
1.8 APÉNDICE 3: SONDA ADAPTADA PARA AUDIO
El trabajo en audio requiere algunos cambios en el circuito que por otro
lado son totalmente lógicos. Si se pretende un buen funcionamiento desde 30
Hz hasta 20 KHz se deben cambiar los capacitores por electrolíticos de 10uF y
el de filtro de la prepolarización por 100 uF. Si puede conseguir capacitores
de tantalio la sonda le va a durar muchos años; con capacitores comunes es
probable que deba cambiarlos cada dos o tres años.
En la figura 1.8.1 se puede observar el circuito característico adaptado a
su nueva función.
Fig.1.8.1 Sonda adaptada para audio
La tensión de los capacitores depende de su uso. En el momento actual con
amplificadores de gran potencia con fuentes de 60 o 70V es conveniente usar
capacitores de 150V. Los diodos soportan mucha mas tensión que esa así que
el limite de tensión máxima esta limitado por los capacitores.
Esta sonda es totalmente adecuada para medir la salida de los
amplificadores debidamente cargados para determinar la potencia de los
mismos. Recuerde que el tester indica el valor pap. Divídalo por 2 y obtendrá
el valor de pico. Vuelva a dividir por 1,41 y obtendrá el valor eficaz de la
tensión de salida. Para calcular la potencia, multiplique el valor eficaz por si
mismo y divida el resultado por la resistencia del parlante.
Use un generador de entrada en 1 KHz y levante la tensión hasta que
escuche que el amplificador comienza a recortar.
Nuestra sonda también sirve también para levantar la curva de filtros de
parlantes de dos o tres vías. En este caso lo ideal es tener tres sondas, tres
testers y los tres parlantes funcionando al mismo tiempo, mientras se varía la
frecuencia de entrada desde 30 hasta 20 KHz y se mide la salida sobre cada
parlante.
1.9 APENDICE 4 SONDA PARA MEDIR SALIDA HORIZONTAL
Esta sonda es diferente a todas las otras, pero la incluimos aquí porque
es una sonda para agregar al tester que es lo que trata este artículo. Esta
sonda y el EVARIAC son compañeros infaltables para medir etapas de
deflexión horizontal y fuentes de alimentación de TV.
El método de trabajo para deflexión horizontal es muy simple. Alimente
la etapa con el EVARIAC de modo de alimentar el flay-back con una tensión
10% de la nominal (El driver debe tener tensión completa). Y mida la tensión
entre colector y masa con la sonda de la figura 1.9.1.
Fig. 1.9.1 Sonda medidora de tensión de pico horizontal
Como puede observar esta sonda mide pico y lo hace con un diodo
recuperador de TV de modo que admite unos 1600V de pico como máximo.
Con el 10% de fuente (unos 12V aproximadamente) la tensión de colector de
salida debe ser aproximadamente el 10% de la tensión nominal de colector
que es de 800V es decir 80V aproximadamente.
Si Ud tiene un valor menor seguramente esta cortado el camino del
yugo desde el colector a masa pasando por el capacitor de desacople
(llamado también capacitor de S). Si tiene una tensión mayor seguramente
tiene desconectado el capacitor de sintonía en paralelo con el colector (suele
ser de 10 nF x 1600V).
Si la tensión esta bien comience a levantarla la tensión de fuente de a
10V, dejar funcionar una hora y probar la temperatura de todos los
componentes del horizontal incluyendo el flay back. Y así hasta llegar a la
tensión nominal.
Si la falla es esporádica quemando el transistor de salida, pruebe
también a una tensión de fuente 10% superior a la nominal. La etapa debe
soportar el exceso perfectamente.