Proteja su equipo de prueba con aisladores digitales

En más de una ocasión, tuve ejecuciones desafortunadas en las que el prototipo del circuito no funcionó adecuadamente. Esto es relativamente común, pero en varias ocasiones sucedió que mis costosos equipos de prueba conectados al circuito también terminaron humeando. Por supuesto, necesitamos proteger nuestras herramientas y equipos de prueba de los circuitos sin eficiencia demostrada, y una buena manera de hacerlo es mediante el aislamiento.

La primera vez que me encontré con un problema relacionado con equipos dañados, algo había salido terriblemente mal con el sistema que estaba controlando y demasiado voltaje o corriente logró salir del circuito a través de mi conversor de USB a USART y llegar al puerto USB de mi computadora. El daño de una computadora es un buen motivo para hacer una pausa y preguntarse: “¿Qué podría haber hecho para proteger mi computadora?”

Para un USART, la respuesta era muy simple y económica. Había estado usando una placa extraíble de SparkFun, que era muy similar al módulo puente de USB DEV-09873, y todo lo que necesitaba era colocar un aislador digital de doble canal STISO621WTR de STMicroelectronics entre las líneas Tx/Rx integradas de los sistemas y las líneas Tx/Rx del puente de USB (Figura 1.) Por literalmente menos de $20, incluyendo algunos conectores y una placa para prototipo, y 10 minutos de soldadura, podría haberme ahorrado varios miles de dólares en equipos.

Figura 1: El aislador digital de doble canal STISO621WTR de STMicroelectronics protege dos canales de comunicación unidireccionales y podría haber salvado a mi equipo. (Fuente de la imagen: STMicroelectronics)

Lo que es interesante sobre el STISO621WTR es que ya está configurado para proteger un USART. La Figura 1 muestra cómo los dos canales están configurados para una comunicación en direcciones opuestas, lo que disminuye los problemas de disposición o cableado. El aislador proporciona 6 kilovoltios (kV) de aislamiento galvánico y más de 50 kV por microsegundo (kV/µs) de protección contra transitorios de modo común. El hecho de que el aislador también pueda manejar velocidades de datos de hasta 100 megabits por segundo (Mbits/s) significa que también puede usarse en aplicaciones de alta velocidad.

Otra área en la que con frecuencia encuentro que puede ser conveniente algo de aislamiento adicional es la entrada de los analizadores lógicos. Los analizadores lógicos pueden costar varios cientos o miles de dólares y a veces no tienen un buen aislamiento en sus entradas. Desafortunadamente, una vez dañé un analizador lógico que tuve por más de una década porque la protección de entrada del circuito solo llegaba hasta los 10 voltios y, accidentalmente, una mañana que desperté somnoliento, lo conecté a una señal de 12 voltios. El dispositivo no terminó humeando, pero mi dinero sí se hizo humo cuando tuve que reemplazar la unidad.

Los desarrolladores pueden proteger muy fácilmente las entradas de sus analizadores lógicos usando, de nuevo, algún aislamiento digital. Para proteger los equipos de prueba, con frecuencia, es un poco menos conveniente porque los aisladores requieren una fuente de alimentación externa. A menudo, se requieren algunos puentes adicionales desde el circuito de prueba y también desde otra fuente para proporcionar potencia a ambos lados del aislador. Esto aún necesita llevarse a cabo para una interfaz de comunicación, pero la potencia y las conexiones a tierra usualmente se encuentran ahí de todos modos.

Un aislador que he usado para proteger mi equipo de prueba es el aislador digital de propósito general de cuatro canales ISOW7844DWE de Texas Instruments (Figura 2). Este aislador puede admitir velocidades de datos de hasta 100 Mbits/s, lo que es importante si se está conectando al equipo de prueba. No tendría mucho sentido poner un aislador digital de 2 Mbits/s en la parte delantera de un analizador lógico de 10 Mbit/s. Eso me lleva a otro punto importante: si planea agregar aislamiento a su equipo de prueba, asegúrese de que no afecte negativamente al sistema de medición, ya que es posible que introduzca nuevos artefactos o problemas, por lo que debe ser cuidadoso.

Figura 2: Las velocidades de datos son importantes para los aisladores digitales usados para proteger instrumentos, y el ISOW7844DWE puede admitir hasta 100 Mbits/s. (Fuente de la imagen: Texas Instruments)

Hay bastantes aisladores digitales disponibles para casi todas las aplicaciones que se pueda imaginar, y es muy fácil buscar y encontrar un aislador que se ajuste a sus necesidades. Cuando busco proteger mi equipo, con frecuencia, también realizo una referencia cruzada del espacio del aislador para asegurarme de que puedo conseguir una placa extraíble para crear rápidamente el prototipo de una solución. En algunos casos, tales como para proteger el analizador lógico, voy más allá y elaboro mi propia placa de aislamiento.

Conclusión

Las herramientas y los equipos de prueba son, en general, activos costosos e importantes. Muchos desarrolladores solo tienen uno, lo que significa que debemos responsabilizarnos si la ley de Murphy ataca nuestros equipos en el peor momento posible. Entonces, no haga lo mismo que yo: use un aislador digital. Solo tenga cuidado de que el aislador no afecte el sistema de medición. Una vez que la protección esté colocada, puede relajarse un poco: la posibilidad de que una falla de circuito o un descuido dañen su equipo se ha reducido drásticamente.