Módulo de voltaje de referencia PIC16F628A.
Que tal amigos?
En el día de hoy vamos a ver qué es y como funciona el módulo de voltaje de referencia de un PIC16F628A; vamos a ver unas pequeñas aplicaciones y también observaremos como se comporta en la vida real este módulo.
¿Qué es el módulo de voltaje de referencia del PIC16F628A?
El módulo de referencia de voltaje es aquel que nos permite tomar un voltaje fijo con respecto al voltaje VCC que se le esta aplicando al PIC16F628A; consiste en una red de escaleras de resistores seleccionables de 16 clavijas en las cuales seleccionaremos los voltajes deseados, es decir, podemos seleccionar hasta 16 niveles de voltajes para cada rango. Esta escalera de resistores nos proporciona dos rangos de voltajes VREF y posee una función de desconexión para minimizar el consumo de energía en el microcontrolador cuando no se este utilizando el voltaje de referencia.
Para poder controlar este módulo poseemos un registro llamado VRCON con 8 bits de control como se ve en la figura 1.
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| Figura 1: Registro VRCON PIC16F628A. |
Bit 7 VREN: Bit que habilita en módulo VREF para su ejecución.
1= Enciende el circuito VREF.
0= Apaga el circuito VREF, no hay drenaje DD
Bit 6 VROE: Bit que habilita la salida del VREF
1= VREF se emite por el pin RA2
0= VREF se desconecta del pin RA2
Bit 5 VRR: Bit que selecciona el rango de VREF
1= Rango bajo
0= Rango alto
Bit 4 No se implementa, se lee como "0"
1= No se implementa
0= No se implementa
Bit 3-0 VR<3:0>: Selecciona el valor de VREF en los niveles de 0 a 15
Cuando VRR= 1: VREF = (VR<3:0>/ 24) * VDD
Cuando VRR= 0: VREF = 1/4 * VDD + (VR<3:0>/ 32) * VDD
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| Figura 2: Formulas para hallar VREF en rango alto y bajo. |
Bien muchachos como vimos anteriormente esto es lo que concierne al registro VRCON; aquí hay una particularidad y es que en los bits 3-0 nos proporcionan unas formulas dependiendo si seleccionamos un rango alto o un rango bajo. Las ecuaciones utilizadas para obtener el VREF son las que se aprecian en la figura 2.
Pero bueno en la figura 2 nos dice que dependemos de un valor VR<3:0>, este valor representa uno de los 16 niveles comprendidos de "0000" a "1111" que nosotros le demos a los últimos 4 bits del registro VRCON, En general ese valor depende de la selección del nivel que se quiera hacer. Vamos a ver la figura 3 que nos representa la escalera de resistores de 16 niveles con respecto a los bits 3-0.
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| Figura 3: Diagramas de bloques del módulo de voltaje de referencia. |
El tiempo de ajuste del módulo de referencia de tensión debe tenerse en cuenta al cambiar la salida VREF (Tabla 1).
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| Tabla 1: Especificaciones del voltaje de referencia. |
1. Tiempo de estabilización medido mientras VRR = 1 y VR <3:0> transiciones de '0000' a '1111'.
2. Cuando VDD está entre 2,0V y 3,0V, los niveles de tensión de salida VREF en RA2 descritos por la ecuación: [VDD / 2 ± (3 - VDD) / 2] pueden causar la Precisión Absoluta (VRAA) La señal de salida VREF en RA2 debe ser mayor que la señal máx.
Bueno ya que vimos todo lo necesario vamos a ver nuestro primer ejemplo.
Pasos para configurar el módulo VREF:
1. Habilitamos módulo VREF a través de bit 7.
2. Habilitamos salida por el pin RA2 a través del bit 6.
3. Seleccionamos rango bajo con el bit 5
4. Dejamos el bit 4 como 0
5. Seleccionamos el el valor deseado <3:0> en binario sería un valor desde "0000" a "1111" y en decimal sería un valor de 0 a 15.
En Assembler O Ensamblador:
* Aquí vamos a habilitar el VREF, luego desactivamos la salida por el pin RA2, luego seleccionamos rango bajo, y por último seleccionamos un valor de 6 en decimal o en binario 0110 para obtener un voltaje de 1.25V según la formula vista en la figura 2.
MOVLW D'10000000' ; Comparador 2 C2V IN + > C2V IN -
MOVWF CMCON ; Configuramos CMCON
BSF STATUS,RP0 ; Entramos al banco 1
MOVLW B'11110000' ; RA0 a RA3= entradas || RA4 a RA8= Salidas
MOVWF TRISA ; Configuramos PORTA
MOVLW B'10100110' ; VREF=1 || Output RA2=0 || VRR=1 || VR=6
MOVWF VRCON ; Configuramos VRCON
BCF STATUS,RP0 ; Salimos del banco 1
CALL RETARDO10US ; Llamamos un retardo de 10us
Precisión / error de la referencia de voltaje.
La gama completa de VSS a VDD no se puede realizar debido a la construcción del módulo. Los transistores en la parte superior e inferior de la red de escalera de resistencia (Figura 3) mantienen VREF acercándose a VSS o VDD. El módulo de Referencia de Tensión es VDD derivado y por lo tanto, la salida VREF cambia con fluctuaciones en VDD. La precisión absoluta del módulo de referencia de voltaje se puede encontrar en la Tabla 1.
Operación durante el modo sueño del microcontrolador, modo suspensión.
Cuando el dispositivo se activa desde el modo de suspensión a través de una interrupción o un tiempo de espera del temporizador de vigilancia, el contenido del registro VRCON no se ve afectado. Para minimizar el consumo de corriente en el modo de reposo, el módulo de referencia de voltaje debe desactivarse.
Efectos de un reset.
Un dispositivo Reset deshabilita el módulo de Referencia de Tensión mediante el borrado del bit VREN (VRCON <7>).
Este Reset también desconecta la referencia del pin RA2 borrando el bit VROE (VRCON <6>) y selecciona el rango de alta tensión borrando el bit VRR (VRCON <5>). Los bits de selección de valor VREF, VRCON <3:0>, también se borran.
Consideraciones sobre la conexión.
- El módulo de referencia de voltaje funciona independientemente del módulo comparador.
- La salida del generador de referencia puede conectarse al pin RA2 si el bit TRISA <2> está ajustado y el bit VROE, VRCON <6>, está ajustado.
- Habilitar la salida del módulo de referencia de voltaje en el pin RA2 con una señal de entrada presente aumentará el consumo de corriente.
- La conexión de RA2 como salida digital con VREF habilitado también aumentará el consumo de corriente.
- El pin RA2 se puede utilizar como una simple salida D/A con capacidad de accionamiento limitada.
- Debido a la limitada capacidad de accionamiento, debe utilizarse un buffer junto con la salida del módulo de referencia de tensión para conexiones externas a VREF.
- La Figura 4 muestra un ejemplo de técnica de almacenamiento en búfer.
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| Figura 4: Ejemplo de buffer de salida de la referencia del voltaje. |
Aplicaciones del módulo de referencia de voltaje...
Las aplicaciones que se le pueden dar a este módulo con ilimitadas, por ejemplo, supongamos que tenemos un circuito que nos este enviando cada cierto tiempo una señal con datos recolectados de un horno de fundición. Este horno posee un PIC16F628A el cual me esta midiendo constantemente la temperatura del horno a través de un sensor LM35 (No lo intenten en casa, no les funcionará con un LM35 jajaja). La alimentación de este sensor es la misma que la del microcontrolador. En dado caso que la alimentación caiga, es decir, haya una caída de tensión en el circuito, automáticamente el sensor nos arrojará datos desfasados con lo real y por tal motivo se puede producir un accidente. Según las ecuaciones utilizadas para los rangos alto y bajo, si en dado caso hay una caída de tensión en el microcontrolador, automáticamente cambiará la salida del VREF; podemos aprovechar esto y utilizarlo para generar una alarma cuando el voltaje de referencia cambie y así alertarnos de que hay una falla en el sistema.
El anterior ejemplo es un caso hipotético que me acabe de inventar, Sería ilógico utilizar un LM35 para tal tarea a no ser que sea un horno de joyería; tal vez hallan muchos circuitos que corrijan esto sin necesidad del módulo VREF, tal vez no. El caso es mostrar como este módulo puede ayudarnos en diferentes situaciones que se nos presentan a diario.
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