laboratorio NRO 5

TEMPORIZADOR DIGITAL PROGRAMABLE

FASE 2:

CIRCUITOS SUMADORES Y DECODIFICADORES

OBJETIVOS:

• Implementación de circuitos de aritmética binaria usando C.I.: sumadores y restadores
• Implementación de circuitos display de siete segmentos
• Utilizar un simulador para comprobar el comportamiento del mismo

FUNDAMENTO TEÓRICO

NÚMEROS BINARIOS 

El sistema binario, llamado también sistema diádico​ en ciencias de computación , es un sistema de numeración en el que los números se representan utilizando solamente dos cifras: cero y uno (0 y 1). Es uno de los sistemas que se utilizan en las computadoras, debido a que estas trabajan internamente con dos niveles de voltaje, por lo cual su sistema de numeración natural es el sistema binario.

En informática, un número binario puede ser representado por cualquier secuencia de bits (dígitos binarios), que suelen representar cualquier mecanismo capaz de usar dos estados mutuamente excluyentes. Las siguientes secuencias de símbolos podrían ser interpretadas como el mismo valor numérico binario:

1 0 1 0 0 1 1 0 1 1

¦ − ¦ − − ¦ ¦ − ¦ ¦

x o x o o x x o x x

y n y n n y y n y y

El valor numérico representado en cada caso depende del valor asignado a cada símbolo. En una computadora, los valores numéricos pueden representar dos voltajes diferentes; también pueden indicar polaridades magnéticas sobre un disco magnético. Un "positivo", "sí", o "sobre el estado" no es necesariamente el equivalente al valor numérico de uno; esto depende de la nomenclatura usada.

CONVERSIONES ENTRE DECIMAL BINARIO 

 Decimal a binario

Se divide el número del sistema decimal entre 2, cuyo resultado entero se vuelve a dividir entre 2, y así sucesivamente hasta que el dividendo sea menor que el divisor, 2. Es decir, cuando el número a dividir sea 1 finaliza la división.

binario a decimal 

Para realizar la conversión de binario a decimal, realice lo siguiente:

1. Comience por el lado derecho del número en binario. Multiplique cada dígito por 2 elevado a la potencia consecutiva (comenzando por la potencia 0, 20).
2. Después de realizar cada una de las multiplicaciones, súmelas todas y el número resultante será el equivalente al sistema decimal.

OPERACIÓN  CON NÚMEROS BINARIOS  

Adición de números binarios

Las posibles combinaciones al sumar dos bits son:

• 0 + 0 = 0
• 0 + 1 = 1
• 1 + 0 = 1
• 1 + 1 = 10

Note que al sumar 1 + 1 es 102, es decir, llevamos 1 a la siguiente posición de la izquierda (acarreo). Esto es equivalente en el sistema decimal a sumar 9 + 1, que da 10: cero en la posición que estamos sumando y un 1 de acarreo a la siguiente posición

Sustracción de números binarios

El algoritmo de la resta en sistema binario es el mismo que en el sistema decimal. Pero conviene repasar la operación de restar en decimal para comprender la operación binaria, que es más sencilla. Los términos que intervienen en la resta se llaman minuendo, sustraendo y diferencia.

Las restas básicas 0 - 0, 1 - 0 y 1 - 1 son evidentes:

• 0 - 0 = 0
• 1 - 0 = 1
• 1 - 1 = 0
• 0 - 1 = 1 (se transforma en 10 - 1 = 1) (en sistema decimal equivale a 2 - 1 = 1

La resta 0 - 1 se resuelve igual que en el sistema decimal, tomando una unidad prestada de la posición siguiente: 0 - 1 = 1 y me llevo 1 (este valor se resta al resultado que obtenga, entre el minuendo y el sustraendo de la siguiente columna), lo que equivale a decir en el sistema decimal, 2 - 1 = 1.

SUMADORES 

Un sumador es un circuito digital que realiza la adición de números. En muchas computadores y otros tipos de proceso se utilizan sumadores en las unidades aritméticas lógicas.  También se utilizan en otras partes del procesador, donde se utilizan para calcular direcciones, índices de tablas, operadores  de incremento y decremento y operaciones similares.

Aunque los sumadores se pueden construir para muchas representaciones numéricas tales como decimal codificado en decimal o exceso-3 los sumadores más comunes funcionan en números binarios . En los casos en que se utiliza el complemento a dos o el complemento a uno para representar números negativos , es trivial modificar un sumador para convertirlo en un sumador-restador. Otras representaciones de números con signo requieren más lógica alrededor del sumador básico.

DISPLAY DE 7 SEGMENTOS 

El visualizador de siete segmentos (llamado también display por calco del inglés) es una forma de representar caracteres en equipos electrónicos. Está compuesto de siete segmentos que se pueden encender o apagar individualmente. Cada segmento tiene la forma de una pequeña línea. Se podría comparar a escribir números con cerillas o fósforos de madera.

Funcionamiento  

El visualizador de 7 segmentos es un componente que se utiliza para la representación de caracteres (normalmente números) en muchos dispositivos electrónicos, debido en gran medida a su simplicidad. Aunque externamente su forma difiere considerablemente de un led típico, internamente están constituidos por una serie de leds con unas determinadas conexiones internas, estratégicamente ubicados de tal forma que forme un número '8'.

  



DECODIFICADORES 

Un decodificador o descodificador es un circuito combinacional, cuya función es inversa a la del codificador, es decir, convierte un código binario de entrada (natural, BCD, etc.) de N bits de entrada y M líneas de salida (N puede ser cualquier entero y M es un entero menor o igual a 2N), tales que cada línea de salida será activada para una sola de las combinaciones posibles de entrada. Normalmente, estos circuitos suelen encontrarse como decodificador / demultiplexor. Esto es debido a que un demultiplexor puede comportarse como un decodificador.

Si por ejemplo se tiene un decodificador de 2 entradas con 22=4 salidas, su funcionamiento sería el que se indica en la siguiente tabla, donde se ha considerado que las salidas se activen con un "uno" lógico:

-       ¿Qué sucede si la SUMATORIA es superior a 9?, ¿qué número se muestra en el DISPLAY y por qué?

-       En el CI 7448, ¿para qué se utilizan los pines BI/RBO, RBI y LT?

Son activas a nivel bajoLT (Lamp Test), RBI (Ripple Blanking Input) yBI/RBO (Blanking Input/Ripple Blanking Output).

Cuando se aplica un nivel bajo a la entrada LT y la entrada BI/RBO está a nivel alto, se encienden todos los segmentos del display. La entrada de comprobación se utiliza para verificar que ninguno de los segmentos está fundido.

RBI  se utiliza para apagar los ceros a la izquierda en sistemas de más de una cifra.

BI/RBO(4). Blanking Input o Ripple Blanking Output.Se utiliza para apagar los ceros a la izquierda en sistemas con más de un Display

-       En el bloque del entrenador denominado HEX 7 SEGMENT DISPLAY, ¿para qué sirven las entradas LE, RBI y la salida RBO?

La entrada LE tiene que estar conectada a tierra de lo contrario el display no cambiaría de valor
La entrada RBI y BI/RBO nos permite conocer el estado del display para verificar que todos los segmentos enciendan y que ninguno este fundido

IMÁGENES DEL CIRCUITO

OBSERVACIONES: 

• Se tuvo algunos inconvenientes con los sumadores ya que estaban malogrados retrasando  la experiencia del laboratorio de electrónica,  hay que verificar los conectores o cables antes de armar el circuito, eso se puede hacer cerrando en circuito de in y or,
• 
  
• Hay que ser muy cuidadosos al momento de retirar los conectores del circuito, agarrarlos de la base y no del cable ya que se pueden romper
• Seguir las tareas guiadas, ya que se puede dañar los equipos

CONCLUSIONES:

• Implementamos circuitos de aritmética binaria usando C.I.: Sumadores y restadores. Comprobamos su funcionamiento con el software LabSoft 
• Implementamos circuitos decodificadores y displays de 7 segmentos. 
• Los circuitos decodificadores pueden variar de acuerdo al tipo de display, para un display de ánodo común se utiliza un decodificador 7447 y para uno de cátodo común se usa el decodificador 7448
• El display al ser hexadecimal nos permite observar hasta el numero quince, es decir hasta "F"
• Utilizamos un SIMULADOR para comprobar el comportamiento de los mismos.
• Concluimos que estos dispositivos tienen un uso frecuente en diversas áreas como por ejemplo en hornos microondas, en semáforos. Conocer el funcionamiento de los mismos nos va a permitir poder diseñar proyectos más grandes.

BIBLIOGRAFIA Y WEBGRAFIA RECOMENDADA 

• Mandado, Enrique (1996)Sistemas electrónicos digitales. México D.F. : Alfaomega
• Hermosa A (2004) Electrónica Digital Fundamental. España: Marcombo

Integrantes:
- Laura Corimanya Castelo 
- Jorge Laos Pinto
- Fabrizio Lazo Carrión

Laboratorio NRO 4

SISTEMA  DE SEGURIDAD DIGITAL

FASE 4:

SISTEMA AUTOMATIZADO DE ALARMA VEHICULAR

1.    OBJETIVOS

·         Analizar los posibles problemas de seguridad de un vehículo

·         Automatizar el sistema de alarma del vehículo

2.    BOCETO

Se quiere automatizar un vehículo, cuando se detecta sonido y proximidad una alarma o accionador LED este se enciende. También se quiere automatizar que al momento de recibir un sonido y la puerta del automóvil se abra, se encienda un accionador que en este caso sería un zumbador

3.    CONDICIONES DE SENSORES Y ACTUADORES

1.1. SENSORES

3.1.1. Sensor de proximidad

Detecta objetos cercanos = 0

No detecta cercanía = 1

3.1.2. Sensor de sonido

Detecta sonido = 1

No detecta sonido = 0

3.1.3. Sensor magnético

Puerta abierta = 0

Puerta cerrada = 1

1.2. ACTUADORES

3.2.1. LED

3.2.2. Zumbador

4.    TABLA DE VERDAD

SENSORES			ACTUADORES
PROXIMIDAD	SONIDO	MÁGNETICO	LED	ZUMBADOR
0	0	0	0	0
0	0	1	0	0
0	1	0	1	1
0	1	1	1	0
1	0	0	0	0
1	0	1	0	0
1	1	0	0	1
1	1	1	0	0

ECUACIÓN DE MINTÉRMINOS                                  LED=P´.S.M´+P´S.M

                                                                              ZUMBADOR= P´.S.M´+PSM´

5.    MAPA DE KARNAUGH

PARA EL LED

P               SM	00	01	11	10
0	0	0	1	1
1	0	0	0	0

PARA EL ZUMBADOR

P               SM	00	01	11	10
0	0	0	0	1
1	0	0	0	1

6.    SIMPLIFICACIÓN

LED=P´.S

ZUMBADOR= S.M´

7.    SIMULACIÓN

8.    IMPLEMENTACION

9.    VIDEO

10.    OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

LABORATORIO NRO 3

SISTEMA DE SEGURIDAD DIGITAL

FASE 3:

SENSORES Y ACTUADORES DIGITALES

OBJETIVOS:

• Conocer los sensores digitales y saber funcionamiento 
• Reconocer  actuadores digitales 
• Saber como utilizar sensores los sensores , actudores y conocer sus diferencias 

 FUNDAMENTOS TEÓRICOS:

SENSORES DIGITALES:

Un sensor es un dispositivo que está capacitado para detectar acciones o estímulos externos y responder en consecuencia. Estos aparatos pueden transformar las magnitudes físicas o químicas en magnitudes eléctricas.

SENSOR MAGNÉTICO  :

Los contactos magnéticos producen una señal (abren o cierran un circuito) cuando se alejan uno del otro, con lo que el campo magnético varía y envían la señal al circuito al que están conectados. Cuando un contacto magnético se activa (ej: se abre una ventana), se abre el circuito y nos envía una señal al sistema domotico al que lo tengamos conectado.

Se para la detección de intrusión perimetral (seguridad independiente de los sensores PIR o complementaria a los mismos), control de climatización (desactivar una zona si la ventana / puerta esta abierta), como prerequisito anterior al conectar la alarma ( que no haya ventanas/puertas abiertas).

El ahorro energético que nos proporciona este tipo de instalaciones sobretodo como apoyo al control de la climatización zonal.

SENSOR PROXIMIDAD :

Un sensor de proximidad es un transductor que detecta objetos o señales que se encuentran cerca del elemento sensor.

Existen varios tipos de sensores de proximidad según el principio físico que utilizan. Los más comunes son los interruptores de posición, los detectores capacitivos, los inductivos y los fotoeléctricos, como el de infrarrojos

SENSORES DE FLAMA :

Un sensor de llama óptico es un dispositivo que permite detectar la existencia de combustión por la luz emitida por la misma. Esta luz puede ser detectada por un sensor óptico, y ser capturado por las entradas digitales.

La llama es un fenómeno de emisión de luz asociado a los procesos de combustión. La combustión es un proceso que desprende grandes cantidades de energía en forma de calor.

SENSORES DE SONIDO :

El Sensor de Sonido puede detectar decibeles (dB) y decibeles ajustados (dBA). Un decibel es una medida de presión del sonido.

dBA: en la detección de decibeles ajustados, la sensibilidad del sensor es adaptada a la sensibilidad del oido humano. En otras palabras, estos son los sonidos que tus oidos son capaces de escuchar.

dB: en la detección de decibeles estándar (sin ajustar), todos los sonidos son medidos con igual sensibilidad. Así, estos sonidos pueden incluir algunos que son demasiado algos o demasiado bajos para que el oído humano pueda escucharlos.

El Sensor de Sonido puede medir niveles de presión de sonido hasta 90 dB (el nivel de ruido que hace una podadora de pasto). Los niveles de presión del sonido son extremadamente complicados, de modo que las lecturas del Sensor de Sonido en el MINDSTORMS NXT se muestran en porcentaje (%). A un porcentaje bajo corresponde un leve sonido.

SENSORES DE GAS :

Los sensores de gas son dispositivos que indican la presencia de algún gas específico, en algunos casos pueden configurarse o, en caso de tener sensores más precisos, miden la concentración de gas. Los sensores de gas son usados para prevenir la exposición a gases combustibles y gases tóxicos. Se recomienda usar estos sensores en espacios confinados y pequeños debido a que su eficiencia es mayor.

MODULO RELE DE  POTENCIA : 

Módulo 1 relevador (relé) para conmutación de cargas de potencia. Los contactos de los relevadores están diseñados para conmutar cargas de hasta 10 A y 250VAC (30VDC), aunque recomendamos dejar un márgen hacia abajo de estos límites. El modulo provee la electrónica necesaria para manejar la bobina del relevador y la señal de control puede provenir de cualquier circuito de control TTL o CMOS como un microcontrolador o tarjeta arduino.

VÍDEO DEMOSTRATIVO:

BIBLIOGRAFIA : 

http://www.domoprac.com/hardware-y-productos-domoticos/sensores-tipos-y-funcionalidades.html
https://es.wikipedia.org/wiki/Sensor_de_proximidad
https://www.luisllamas.es/detector-llama-arduino/
http://www.julio.sandria.org/archivos/articulos/robotica/lego-nxt/introduccion/Sensor_Sonido.html
https://www.330ohms.com/blogs/blog/sensores-de-gas-como-funcionan
https://www.geekfactory.mx/tienda/relevadores-y-switches/modulo-1-relevador/