Universidad de El Salvador

Escuela de Ingeniera Elctrica

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR

FACULTAD DE INGENIERA Y ARQUITECTURA

ESCUELA DE INGENIERA ELCTRICA

SISTEMAS DIGITALES II

Laboratorio 3: Chapa Elctrica Docente: Ing. Salvador Germn de Jess

Estudiantes:

Br. Aguilar Rodrguez Jaime Antonio; carn: AR06058Br.; carn: Lunes 12 de octubre de 20151.0 CONTENIDO

32.0 INTRODUCCIN

43.0 OBJETIVOS

54.0 JUSTIFICACIN

66.0 FILOSOFA DE DISEO

66.1 Explicacin del Diseo

76.2 Material y Equipo

116.4 Diagrama de Simulacin

136.6 Diseo Fsico

146.7 Funcionamiento

157.0 CONCLUSIONES

168.0 RECOMENDACIONES

179.0 BIBLIOGRAFA

2.0 INTRODUCCIN

En este nuevo proyecto realizaremos una chapa elctrica, usaremos nuevos conceptos como lo es el concepto de Asncrono, digo es un nuevo concepto no porque nunca lo hayamos escuchado, si no mas bien porque le daremos un nuevo significado.Anteriormente utilizbamos el trmino asncrono para denotar la implementacin de contadores construidos con FFs JK, se deca que eran asncronos porque la seal de reloj no llegaba de manera simultnea a todos los FFs. Ahora usaremos este trmino olvidndonos de su antigua definicin y definindolo ahora como circuitos de memoria en los cuales no existe seal de reloj. Existen muchos circuitos con memoria que no utilizan reloj, entre ellos tenemos los circuitos de modo fundamental y los modo pulso, que son los que utilizaremos en esta ocasin. Ahora veremos una nueva aplicacin de un Flip Flop, la cual no es precisamente contar dando vida a un sin fin de aplicaciones tiles al ser humano. Como ya dijimos utilizaremos FFs para hacer un circuito modo pulso, una forma excelente de sacar el mayor provecho a estos circuitos son los reconocedores de secuencia. Ahora podremos introducir una secuencia de pulsos asncronos es decir daremos un pulso y el siguiente no importara cuanto tiempo nos tardemos en darlo ya que no estaremos sujetos a una seal de reloj, utilizaremos el reconocedor de secuencia para abrir una chapa ya que la programaremos para abrirse solo cuando llegue la secuencia correcta previamente seleccionada, el circuito tendr una salida alta al reconocer esta secuencia luego nosotros utilizaremos esta salida para energizar la bobina de un rel la cual har que se logre conectar una carga la cual en nuestro caso ser un foco que reemplazara a la chapa. El reto consiste nuevamente, en generar un rediseo til y funcional, con elementos y dispositivos capaces de ser encontrados en el mercado y a un costo financiero permisible para el estudiante.3.0 OBJETIVOS

Objetivo General:

1. Construir un circuito digital con una interconexin de potencia, por medio de Flip Flop, IC de compuertas y un rel, con el fin de obtener el circuito deseado con el cdigo de entrada deseado. El dispositivo no deber permitir errores y cualquier error pondr al circuito en un estado en el cual aunque llegue la secuencia correcta no abrir la chapa.Objetivos Especficos:

1. Familiarizarnos con este nuevo tipo de circuito los modo pulso en el cual no se acepta que dos entradas sean altas al mismo tiempo. Es mas hay ciertas reglas que rigen el comportamiento ideal de estos circuitos las cuales tenemos que tener muy en cuenta ala hora de construirlos.2. Comprender el funcionamiento y la utilidad de los FFs sin entrada de reloj en nuestro caso utilizaremos FFs D (74116), como dispositivos de memoria tendremos analizarlos de manera correcta para ello tendremos que consultar la sojas de especificaciones del dispositivo.3. Realizar pruebas iniciales y buscar la forma ms correcta de implementacin ya que entre mas reducido y mas esttico sea se nos har ms fcil sus correcciones por posibles errores.4. Realizar prototipos buscando la simplificacin de trabajo y la forma ms economica de realizarlo ya que la economa y buen funcionamiento siempre son las que deciden que modelo utilizar.

4.0 JUSTIFICACIN

En nuestros das la seguridad es uno de los principales afanes de las personas, ya sea para proteccin personal, de vivienda o de algn negocio. Muchas y distintas empresas trabajan por brindar mayor seguridad a las personas y a sus bienes, es increble como ha llegado a ser necesaria la seguridad, desde tiempos muy antiguos existe la puerta, los Romanos fueros los primeros en inventar la cerradura, y hoy en da, aun seguimos usando su modelo, aunque con ciertas modificaciones, la empresa YALE es una de las principales distribuidoras de chapas en nuestro pas ellos tienen maquinaria que elabora las llaves, pero todo trabajo que utiliza maquinas esta orientado ha realizar un proceso cclico o repetitivo y de que nos servira una llave que es idntica a las dems, todos podran abrir nuestras puertas as que las empresas crean lotes de un milln de llaves as la probabilidad de que el que quiera introducirse a nuestras casas tenga la llave correcta es de una en un milln.Ahora pensamos en construir una chapa de mayor seguridad que solo se habr al introducir el cdigo correcto el cual se introducir con un teclado numrico, as tenemos 10 nmeros en un teclado numrico y si el cdigo consta de X cantidad de dgitos tenemos 10X posibilidades de cdigos en nuestro caso ser un numero telefnico sea 8 dgitos sea la probabilidad d que alguien encuentre el cdigo correcto es de una en 100,000,000 (cien millones) creo que tendremos un nivel de seguridad cien veces mayor que YALE lo cual es muy seguro.

El objetivo del equipo de trabajo, siempre ha sido el mismo: Aprender, construir, redisear, seleccionar los mejores implementos, escoger las vas econmicas ms favorables. En dichos afanes se presentan muchas veces, mltiples detalles y minsculas dificultades fsicas, que si no fuera por la teora no se terminaran de digerir.6.0 FILOSOFA DE DISEO

A continuacin se explica con mucho mas detalle y profundidad, los implementos, criterios, ideas y consideraciones realizadas para la implementacin de nuestro proyecto. Al estudiar las posibilidades, se escogieron aquellas opciones que ofrecen una forma viable y directa en el mercado comercial, y las opciones ms simples y resumidas posibles.

El objetivo principal del presente manual del usuario, es poder enriquecer a los lectores, dotndolos de los criterios bsicos a tomar en cuenta para implementar el circuito presente. En el afn de recurrir a las ideas ms ingeniosas, se exponen de forma detallada los pasos, el porqu y el cmo ocurre el funcionamiento del prototipo, dando lugar a conjeturas e inferencias que terminen por acrecentar el contenido vertido en el presente documento.

6.1 Explicacin del Diseo

Considerando los siguientes puntos:

Se utilizaran en la implementacin del circuito dos bread boards de trabajo, debido al alto nivel de seguridad que se requiere, sea un circuito con ocho dgitos para el cdigo lo cual nos crea nueve estados en los FFs. sea que necesitaremos cuatro flip flop y una gran cantidad de compuertas logicas. El circuito cambia de estado desde el primer pulso que da el usuario, ya sea porque el pulso fue el primero de la secuencia correcta, o porque el pulso fue errneo y el circuito deber entra en el estado de no funcionamiento, hasta que se le indique aceptar de nuevo la secuencia.

Debemos tomar muy en serio los criterios de diseo; pues, al tiempo de ensamblar no hay lugar a dudas y cambios dudosos que pongan en riesgo la correcta funcionalidad de nuestro dispositivo medidor.

6.2 Material y Equipo

A continuacin se detalla todos los materiales a utilizar que debern ser los mismos en la simulacin en Workbench y en la practica real de no haber alguno se reemplazara por su equivalente mas cercano.

Flip flop D sin reloj (74116): Este es el elemento principal ya que es quien nos permitir poner al circuito en varios estados y en el se almacenara el estado presente, se eligi este Flip flop por que su estado siguiente no depende del valor anterior si no solo del valor de la entrada D as nos ahorramos mucho tiempo al crear mapas K.

IC AND (7408): Esta es quien nos permitir crear los mintrminos correspondientes que luego se sumaran por medio de una OR, se eligi una IC porque es la que en la practica se utilizara, aunque en Workbench se pede usar compuertas de varias entradas y que no sean IC en la actualidad ya no se estn fabricando compuertas de mas de dos entradas y adems como es lgico solo son IC que necesitan conectarse para su funcionamiento.

IC OR (7432): Al igual que la AND esta se eligi para apegarse al circuito que se va a implementar en la practica, esta es una OR de dos entradas y se usara para sumar los mintrminos de entrada al FF D creados mediante compuertas AND.

Rel (de 5 a 120 v): Este dispositivo ser la interconexin entre el circuito de control que trabaja con 5v y el circuito de potencia que trabaja con 120v el funcionamiento de este dispositivo ser controlado por la salida de nuestro circuito digital cuando la salida sea alta se energiza la bobina del rel este hace que sus contactos se unan y haya flujo de corriente en el circuito de potencia.

IC NOT (7404): Se usaran para los mintrminos la s compuertas AND necesitan en sus entradas en siertas ocaciones varables negadas del mismo modo que las anteriores usaremos IC para apegarnos al diseo en la practica.

Breadboard: Ser utilizada para desarrollar el circuito. Esto nos facilita las conexiones ya que no hay que soldar con estao, sino que slo se introducen los conductores o cualquier otro dispositivo y ya est conectado con varias salidas para otras conexiones.

Interruptores: Estos nos servirn para introducir la secuencia deseada en Workbench; se utilizaran las teclas numericas en la practica se utilizara un teclado numrico.

6.4 Diagrama de Simulacin

6.6 Diseo Fsico

6.7 Funcionamiento

Este circuito necesita la intervencin humana esta basado en el concepto de seguridad se necesita un cdigo de acceso que en este caso ser el numero de celular de Javier Josu (77751056) el circuito mostrara un nivel alto cuando se introduzca esta secuencia esto energizara la bobina de un rele que a la vez permitira el paso de la corriente atravez del circuito de potencia como se muestra en la siguiente figura es recomendable interrumpir siempre la fase de un circuito de corriente alterna por motivos de seguridad.

Como se puede notar es muy fcil manipular este circuito cualquier cdigo errneo pondr al circuito en un estado de espera hasta que una variable extra lo envi de nuevo al estado inicial esperando de nuevo la intervencin humana este circuito puede tener muchas mas aplicaciones y no solo la de abrir una puerta o encender un foco se podria utilizar en una caja fuerte, en un cajero, podria ser utilizado para controlar el personal en una empresa donde cada quien ingresa su cdigo correspondiente.

7.0 CONCLUSIONESCon la realizacin de este laboratorio se dise un sistema asncrono capaz de funcionar con una secuencia de cuatro variables con una secuencia X1X2X3X4 la cual al cumplir esta secuencia se obtiene el pulso para activar la chapa. En la prctica de este laboratorio se obtuvo una respuesta satisfactoria ya que dicho circuito responde a esta secuencia y abre la . Con la realizacin de este laboratorio se ha logrado adquirir conocimientos de circuitos capaces de controlar un circuito de poco voltaje a alto voltaje, este se implement con un relay y un transistor. Se pudo realizar la simulacin de la chapa en workbench 5.12 y aplicarlo fsicamente en breadboard y se prob su funcionamiento

9.0 BIBLIOGRAFA

La informacin de ayuda, para la elaboracin del reporte y el rediseo del prototipo desarrollado, deriva de las siguientes fuentes informativas:

Nelson P., Victor / Nagle, Troy H. y otros. Anlisis y Diseo de Circuitos Lgicos Digitales. Teora sobre temporizador 555, contadores y flip flops para sistemas secuenciales.

TTL Book de Texas Instruments. Descripciones tcnicas y especificaciones de circuitos integrados empleados en el rediseo.

Buscador www.google.com para hojas de datos emergentes e inmediatas en el ensamblaje. Agosto del 2008.

Clases tericas del curso de Sistemas Digitales I, por el Ing. Salvador Germn de la Universidad de El Salvador, en la Escuela de Ingeniera Elctrica.

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Chapa Elctrica