Probador de cables Posted on 12 febrero 2014 by inventable 7 Comments Leave a comment

En este artculo describo la realizacin de un probador universal para cables de audio estereofnicos con conectores de distintos tipos (jack, minijack, xlr, rca) que tambin puede usarse para cables mono. No obstante su simplicidad circuital y gracias al utilizo de un microcontrolador, este probador dispone de algunas caractersticas poco comunes en este tipo de dispositivos: permite de individuar el conductor cortado, cortocircuitos y fundamentalmente falsos contactos que son una de las pesadillas de los apasionados del sonido. Antes de describir el proyecto les cuento el origen de la idea.

Muchos aos atrs, cuando trabajaba en un canal de televisin, se presentaba continuamente el problema de los cables de vdeo daados que producan falsos contactos, especialmente los usados en las transmisiones de exteriores y de prensa. En el canal haban cientos de cables y continuamente los operadores nos traan a nuestra seccin tcnica muchos de ellos para controlar y reparar. Los cables eran coaxiales de 75 ohms (RG-59) con conectores BNC. El modo mas simple para probarlos era el de medir continuidad con un tester. El problema de este sistema es que no permita de verificar si el cable tena falsos contactos porque para lograr ello era necesario mover el cable y los conectores mientras se efectuaba la medicin. Ya por esos aos me gustaba mucho inventar cosas nuevas y por lo tanto proyect y constru un probador de cables de vdeo (hecho con transistores) que simplific realmente nuestro trabajo y que usamos cotidianamente por muchos aos (no se si existir todava).

Actualmente, pensando en proyectos para proponer en Inventable, me record del probador de cables pero, no recordndome como estaba hecho, trat nuevamente de disearlo. Despus de

muchos bosquejos me di cuenta que para hacer un sistema realmente eficaz pero al mismo tiempo simple, poda usar el clsico (para mi) microcontrolador PIC. Gracias a ello, poda verificar muchas otras cosas como por ejemplo falsos contactos y cortocircuitos. As me puse a desarrollar este proyecto que hoy les presento.

Principio de funcionamiento

Generalmente los cables de audio estn compuestos por tres conductores: canal derecho (R), canal izquierdo (L) y masa que generalmente es la malla de cable. La idea es la de aplicar en cada conductor del cable una tensin distinta mientras que en la otra extremidad del cable se mide si estas tensiones llegan correctamente. La falta de una tensin nos indica que un conductor interno est cortado, si por el contrario aparecen dos conductores con la misma tensin es porque estos se encuentran en cortocircuito entre si. Simple verdad? En la figura les muestro el sistema descrito.

Principio de funcionamiento del probador de cables audio

Para obtener las diferentes tensiones he usado resistencias como divisores resistivos partiendo de la alimentacin de 5V del circuito. Para los curiosos, un divisor resistivo es un pequeo circuito compuesto por dos resistencias y que sirve, como su nombre lo indica, para dividir la tensin de entrada.

Divisor resistivo

Para calcular la cada de tensin en cada una de las dos resistencias, primero se obtiene la corriente ( I = V / (R1 + R2 ) y despus el valor de esta corriente se multiplica por el valor de la resistencia en la cual queremos conocer la tensin (V = I * R). En la figura vemos la tensin obtenida conectando una resistencia de 10K y otra de 4,7K. Volviendo a nuestro probador, la lnea A que en nuestro cable se conecta a la malla lleva los 5V enteros sin ningn divisor resistivo. En la lnea B

(uno de los dos conductores del cable) hay un divisor resistivo con dos resistencias de 10K. En este caso la tensin se divide por dos (5V /2 =2,5V). En la lnea C tenemos una resistencia de 10K y otra de 4,7K por lo tanto la tensin ser de 1,6V. En reposo y sin ningn cable conectado, el micro medir 0V en las tres entradas. Cuando conectamos un cable, si este est en buen estado, aparecern en las entradas del micro las tres tensiones respectivas (1,6V 2,5V y 5V). En el caso que el cable fuese defectuoso, las tensiones no seran correctas y en base a esto el micro puede determinar cual de los conductores se encuentra cortado o en cortocircuito con otro. La tabla que les presento, muestra todas las posibles combinaciones:

Tabla con las tensiones para cada conductor

En la lnea celeste podemos observar las tensiones que llegan al micro si el cable se encuentra en buen estado. En la segunda vemos las tensiones con uno o mas conductores abiertos. En la tercera vemos un posible corto de A (la malla) con uno de los otros conductores. Las dos lneas siguientes nos muestran cortocircuitos entre B y C. Por lo tanto el programa del micro debe seguir el siguiente razonamiento (si un micro fuera capaz de razonar ):

1. Mido la tensin en A: si es de 5V la malla est en buen estado. Si es 0V est abierta.

2. Mido la tensin en el conductor C: si es de 1,6V el conductor esta en buen estado, si es 0V esta abierto, si es de 5V est en corto con la malla, si es de 1,95V est en corto con el conductor B

3. Mido la tensin en el conductor B: si es de 2,5V el conductor esta en buen estado, si es 0V esta abierto, si es de 5V est en corto con la malla, si es de 1,95V est en corto con el conductor C.

El circuito completo

Circuito completo del probador

Como podemos ver en la figura, el circuito es muy sencillo y consiste en un regulador de tensin para obtener los 5V de alimentacin, los divisores resistivos, el microcontrolador y los leds que nos servirn para indicar el estado de los cables. La necesidad de tantos led de sealacin me ha obligado a usar un micro un poco mas grande respecto a los que uso habitualmente en Inventable: el popular PIC16F627A (o tambin el 16F628). Este micro, que es muy econmico, no dispone de un convertidor analgico/digital (ADC) que nos servira para medir las tensiones de entrada. Por suerte este micro dispone de una tensin de referencia programable y de dos comparadores conectados a las entradas RA0, RA1 y RA2, (esta ltima con conmutacin interna de RA1) que nosotros usaremos para medir las tensiones de los conductores. La resolucin que podemos obtener es de 4 bits, suficiente para el uso que queremos darle.

Vista pictrica del probador de cables montado

Los leds de estado son 7: tres verdes que sirven para indicar la continuidad de los conductores, 3 rojos que indican cortocircuitos y por ltimo, uno amarillo que se enciende cuando hay falsos contactos. En la figura podemos observar la distribucin de los leds con la descripcin funcional respectiva.

Distribucin de los leds de sealacin

Para ejemplificar el funcionamiento del tester, he preparado una serie de imagines que muestran los clsicos desperfectos de los cables audio y la respectiva visualizacin de los leds en el tester. E las figura 1 vemos un cable en buen estado con los tres leds verdes encendidos. En la figura 2 vemos que uno de los leds no enciende porque uno de los conductores del cable est cortado.

Cable en buen estado y cable con un conductor cortado

La figura 3 nos muestra un cable con los dos conductores en cortocircuito entre ellos. Si el corto fuera con la malla se encendera el led del conductor en corto (B o C) y tambin el de la malla (letra A). En el ltimo cuadro podemos ver un cable con falsos contactos.

Cable en cortocircuito y cable con falsos contactos

Como trabaja el led amarillo

Explico aqu como trabaja el led amarillo de falsos contactos. Cuando tenemos un cable con falsos contactos, a veces sucede que las interrupciones son tan breves que no logramos verlas a simple vista. Para resolver este problema, el programa detecta la ms breve variacin en las tensiones y si esto sucede enciende el led amarillo y lo mantiene as por 1 segundo en modo tal que podamos ver lo sucedido. Es una especie de memoria.

Construccin

Este proyecto permite una amplia variedad de montajes, yo personalmente he usado policarbonato transparente con alimentacin a batera de 9V. Como pueden observar, en el circuito impreso no se encuentran los conectores hembras para poder conectar los cables directamente.

Cableado del probador

He preferido simplemente poner 2 conectores de 3 terminales con tornillos cada uno. A estos se pueden conectar en paralelo las hembras de los distintos tipos de conectores montndolos en un panel o en las paredes de la caja que contiene el tester. En mi montaje he usado conectores RCA,

minujack de 5mm y minijack de 3 mm. Pueden agregar si quieren un par macho / hembra del tipo XLR (Cannon).

Circuito impreso del probador de cables

En las fotografas notarn que en el prototipo he soldado los leds del lado del cobre para poder montar todo, inclusive el circuito impreso directamente sobre el panel frontal. Si la solucin les gusta pueden adoptarla. Les cuento que los cables para probar pueden tener conectores distintos en las dos extremidades, por ejemplo, de un lado un minijack y del otro dos RCA.

Vista de abajo del probador

Bueno, aqu termina la descripcin del proyecto. Al final encontrarn para descargar todo el material necesario para la realizacin (impreso, y software). El software se encuentra en formato HEX para que pueda ser programado en cualquier programado de PICs. Prefiero este formato respecto al asm para evitar los tpicos problemas de configuracin que la gente encuentra cuando usa distintos programadores. Si algn lector est interesado en trabajar en el software y necesita el listado puede contactarme por email.

Circuito impreso (pdf hoja A4) y software (HEX) (44)

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