MONTAJE / Generador de escala de grises

Autor: D. José Alberto Granado Feal

El presente circuito es un sencillo generador de video que facilita el ajuste y comprobación de los receptores de televisión.

EL objetivo de este diseño no es el de obtener un instrumento de laboratorio capaz de generar múltiples señales para un ajuste de precisión. Para este fin pueden encontrarse en el mercado equipos con mejores prestaciones, o construirlo uno mismo utilizando algún circuito integrado especializado.

La desventaja que presentan estas dos opciones es el precio, en cambio nuestro circuito está basado en el conocido y económico 4017, un contador de décadas con salida secuencial. Con este circuito integrado podremos generar una señal de vídeo compuesto que contiene impulsos de sincronismo horizontal y una señal en escalera, que generará en la pantalla unas barras verticales en distintos tonos de gris.

La principal característica que deseábamos obtener en este montaje era la sencillez, ya que se ideó con el propósito de utilizarlo en un centro de enseñanza para explicar la composición de la señal de vídeo y la formación de la imagen a partir de ella.

DESCRIPCIÓN DEL CIRCUITO

Generador de grises esquemaEn la figura 1 podemos ver el esquema del circuito, que analizaremos con la ayuda de la gráfica de la figura 2. Comenzaremos por la puerta NAND IC2:B, que junto a C1, R1 y P1 forman un oscilador que genera la señal de reloj del circuito.

Las dos entradas están unidas para obtener la función inversora, por eso si en un momento determinado C1 está descargado, las dos entradas de la puerta NAND estarán a cero lógico, apareciendo un uno a la salida (patilla 4). Este 1 hará que el condensador adquiera una carga a través de R1 y P1, que aumenta progresivamente.

Generador de grises graficaLlegará un momento en que el nivel de tensión en el condensador es suficiente para ser interpretado por IC2:B como un 1, por lo que su salida cambiará de nivel pasando a ser 0. Esto último hace que el condensador se descargue sobre R1 y P1 de forma que la tensión entre sus placas desciende, hasta que pasado un tiempo se hace 0 y volvemos así al punto de partida. Este ciclo se repite continuamente, obteniendo la señal de reloj que aparece en la parte superior de la figura 2. Con el ajuste de P1 podemos variar la corriente y por tanto la rapidez con que C1 se carga y se descarga, lo que influye en la frecuencia de la señal generada. Podremos variarla entre 100 KHz y 170 KHz aproximadamente.

El 4017 recibe esta señal haciendo que sus salidas cambien de estado cada vez que el reloj cambia de 0 a 1. Con el primer impulso, la salida 0 (terminal 3) genera un nivel alto mientras las demás están a 0. Con el segundo impulso, esta salida baja de nivel y ahora es la patilla 2 la que está a 1. En el siguiente paso se activará la salida 2 (patilla 4). Así, aparece tensión en una salida distinta con cada impulso de reloj, de forma secuencial.

Las salidas están unidas a una serie de resistencias de valores distintos con el fin de obtener corrientes diferentes en función de la salida que esté activada. De esta forma, cuando se active la primera salida de IC1 la base de T1 recibirá una determinada corriente. Con la siguiente salida el valor de la corriente será el mismo al utilizarse una resistencia de igual valor, pero en los pasos posteriores las resistencias empleadas son más pequeñas, lo que hace que la corriente generada sea cada vez mayor.

La conducción del transistor será proporcional a la intensidad que reciba en su base, aumentando cuando ésta lo haga y haciendo que en R15 aparezca una caída de tensión en forma de «escalera».

Volviendo a la figura 2 podemos ver el resultado de lo que hemos explicado. Dependiendo de la salida de IC1 que se encuentre activada, a la salida del circuito obtendremos un valor de tensión distinto. Si observamos de nuevo el esquema veremos que a la salida 7 de IC1 (pin 6) hemos conectado otra resistencia de 82 K para obtener un nivel de salida igual a los dos primeros. Además este paso debemos modificarlo para añadir el impulso de sincronismo de línea.

El sincronismo de línea es el que le indica al receptor de televisión cuando debe comenzar el trazado de una línea horizontal en la pantalla, consiguiendo así que se haga en el momento justo y la imagen aparezca estable.

La puerta NAND marcada como IC2:A la utilizamos como inversor para obtener una señal de reloj invertida, que introducimos en la pata 9 de IC2:C. Recordemos que una puerta NAND entregará un 0 a la salida sólo cuando las dos entradas estén a 1. Por eso mientras la salida 7 de IC1 permanezca a cero, la salida de esta puerta se mantiene a 1 sin que influya la señal de su pata 9.

Cuando su patilla 8 reciba el nivel alto desde IC1 la otra entrada estará a 0 en un principio, pero más tarde pasa también a 1 haciendo que el terminal 10 de IC2:C pase a 0 (ver figura 2). Aquí es donde se obtiene el impulso de sincronismo de línea.

En este momento el diodo, que había permanecido bloqueado hasta ahora, se hace conductor al quedar polarizado directamente, y el transistor se bloquea al recibir un 0 en su base.

En la gráfica vemos que el resultado es un pulso de nivel inferior a las otras señales, con una duración de 4 microsegundos. Después de esto, el siguiente impulso de reloj activa la salida 9 de IC1, pero como la hemos unido al terminal de reset, justo cuando esto ocurre se produce la reinicialización del 4017 y el ciclo vuelve a comenzar. El tiempo entre dos pulsos de sincronismo es de 64 microsegundos, pero la imagen que vemos en la pantalla sólo corresponde a 51 microsegundos, el resto queda fuera de la pantalla.

Cuando el receptor detecta el impulso de sincronismo sitúa el haz de electrones a la izquierda de la pantalla y traza una línea horizontal hasta el extremo derecho. Con el siguiente impulso hará lo mismo pero justo debajo de la línea anterior, y así hasta completar la pantalla para volver a la esquina superior izquierda y comenzar de nuevo.

La intensidad (el brillo) del punto que se desplaza por la pantalla es controlada por el nivel de la señal, y como hemos visto, ésta a la izquierda de la pantalla tiene un nivel bajo y según nos desplazamos a la derecha va aumentando. Por lo tanto, en un principio el punto está anulado produciendo una imagen negra, a medida que sube el nivel el punto aumenta su brillo generando distintos tonos de gris, hasta que en el extremo derecho obtenemos el brillo máximo, que genera el color blanco. Al estar unas líneas sobre otras resultan unas barras verticales en una escala de grises.

Quienes ya conozcan la composición de la señal de vídeo compuesto habrán notado la falta del sincronismo vertical. Cuando el televisor recibe este impulso se le indica el comienzo de una nueva imagen, por lo que sitúa el haz de electrones en la parte superior de la pantalla y las líneas de vídeo que le llegan a continuación son trazadas una bajo la otra hasta completar la imagen. Así se consigue que cada nueva imagen (50 por segundo) quede situada en la posición correcta, sin que se desplace hacia arriba o abajo.

Como en nuestro caso todas las líneas contienen la misma imagen, no es necesario poner cada una en un lugar determinado de la pantalla porque el efecto obtenido es el mismo. Después de trazar la última línea en la pantalla, el receptor de televisión desplaza el haz de electrones hasta la primera línea de forma automática. Esto nos permite simplificar el diseño del circuito, ya que no hace falta generar el impulso de sincronismo vertical R2 polariza la base de T1 fijando su punto de trabajo, y C2 sirve para eliminar los pulsos o rebotes que se generan al conmutar las salidas de IC1. P2 regulará la amplitud de salida.

 MONTAJE

Generador de Escalas de Grises Cara de ComponentesEn la figura 3 vemos la situación de los componentes, y en la 4 el trazado de las pistas por el lado del cobre.

Una vez que dispongamos de la placa ya taladrada colocaremos los componentes en ella comenzando por los que tengan menor altura; en primer lugar el puente, seguido del diodo, las resistencias, los circuitos integrados, las resistencias ajustables, los condensadores cerámicos, el transistor y el condensador elec­trolítico. Si se desea pueden utilizarse espadines para las conexiones de alimentación y salida. Aparte del cuidado normal al realizar las soldaduras, el montaje no requiere ninguna atención especial, por lo que una vez finalizado podemos realizar el ajuste.

AJUSTE

Generador de Escalas de Grises Cara de pistasPara empezar situaremos los dos potenciómetros a mitad de recorrido aproximadamente. espués necesitaremos una alimentación de 9V estabilizada. Si el generador va a emplearse muy a menudo es recomendable realizar una fuente de alimentación que situaremos en la misma caja. Esta fuente puede estar basada en un circuito 7809, y es fácil encontrar esquemas para su construcción. A continuación conectamos la ten­sión, y si disponemos de un frecuencímetro ajustaremos P1 hasta que en la patilla 3 de IC2 tengamos una frecuencia de 125 KHz. El frecuencímetro no es imprescindible, como ya veremos.

Generador de Escalas de Grises Conexionado del circuitoConectaremos la salida de nuestro generador a la entrada de vídeo compuesto (o CVBS) del televisor o vídeo. Normalmente esta entrada es del tipo RCA o un euroconector, en este último caso debemos utilizar un euroconector macho y cablearlo como se indica en la figura 5. En cualquier caso el cable de salida debe ser apantallado, el empleado en audio puede servir. La malla se suelda al pin 17 y el cable central al 20.

En la pantalla deben aparecer seis franjas verticales del mismo ancho y en distintos tonos de gris. Si no es así retocar P1 hasta conseguirlo, seguidamente ajustar el nivel de salida con P2 para obtener un contraste correcto.

CARACTERISTICAS TÉCNICASGenerador de Escalas de Grises Lista de Componentes

–       Alimentación: 9V – Consumo: 5 a 15 mA – Salida: 1 Vpp vídeo compuesto (sincronismo horizontal y 6 barras verticales en escala de grises).

 

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