Laboratorio N° 5

TEMPORIZADOR DIGITAL

PROGRAMABLE

Fase 1: Circuito sumadores y decodificadores

Competencia especifica dela sesión

·         Implementación de circuitos de aritmética binaria usando C.I.: Sumadores y restadores

·         Implementación de circuitos decodificadores y displays de 7 segmentos.

·         Utilizar un SIMULADOR para comprobar el comportamiento de los mismos.

A) Marco Teórico:

En el sistema binario los dígitos solo pueden tener dos valores (“bi” = dos) y estos se representan con los caracteres 0 o 1. Esta característica convierte al sistema binario en el sistema de numeración natural para las máquinas (ordenadores), ya que éstas, al nivel más primario solo entienden dos estados, encendido o apagado (1 o 0).

Conversión de decimal a binario. Para ello tomaremos el número decimal y lo dividiremos entre dos, recuerda que el sistema binario trabaja en base 2, el cociente que obtengamos volveremos a dividirlo entre dos, y así sucesivamente hasta que el cociente nos de cero. Una vez que obtengamos el cociente cero tomaremos todos los restos desde el último al primero consiguiendo así el número binario.

Conversión de binario a decimal:

Suma de números binarios:

Sumador completo de 4 bits:

B) Tareas realizadas en el laboratorio.

En el laboratorio hicimos la suma de números binarios a y b de 4 bits, como se muestra en la figura.

Acarreo Cin	Sumando A	Sumando B	Acarreo Cout	Sumatoria  ∑
0	0001	0010	0	0011
0	0010	0011	0	0101
0	0011	0100	0	0111
0	0100	0101	0	1001
1	0101	0111	0	1101
1	0111	1000	1	0000
1	1000	1001	1	0010

Por ejemplo, si sumamos a y b de la primera columna del cuadro son sale 0011 el resultado en el display sería el número tres.

Hicimos la simulación del número 0 al 9 en en preteus como se puede ver la siguiente imagen.

Simulación en Proteus:

Una vez realizado  la simulación en proteus,se procedió a ejecutarlo  en físico, como se puede ver en la imagen. 

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

El display muestra los números en el sistema hexadecimal, en la cual los números del 10 al 15 se representa con  letras.

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

-El pin LT se utiliza para cambiar a nivel bajo todas las salidas desde “a” hasta  “g” con
lo que todos los segmentos del display encendería.

-El ping RBI se utiliza para apagar los ceros ala izquierda en sistemas de más de una

cifra.

-El ping BI/RBO se utiliza para apagar los ceros ala izquierda en sistemas con más de

un display, se usa en conjunción con la entrada RBI.

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

Se observó que le pin correspondiente a LE, tenía que estar conectado a tierra, ya que de lo contrario se congelaría el número mostrado en el display, es decir, no hubiera variado al cambiar el estado de las entradas.

La función del RBI a nivel bajo (0V) es apagar el display, siempre que LT esté a nivel alto (5V) y todas las entradas A, B, C y D estén a nivel bajo (0V).

La función BI/RBO  a nivel bajo (0V) es apagar el display, independientemente de las demás entradas. Actúa también como salida indicadora de apagado del display RBO.


Trate de modificar el circuito de simulación para mostrar una SUMA DE 2 DÍGITOS.

C) Video explicativo

D) Observaciones y Conclusiones 

Observaciones:

-   Es importante reconocer el orden de los bits en el proteus, es decir, cual es el A0, A1, A2, A3, para de esa manera  colocar los estados lógicos correctamente.

-  El acarreo de entrada , se coloca en los dos primeros sumandos de la suma lógica, y el acarreo de salida es el quinto bit del resultado de la suma.

- Existen dos tipos de visualizadores LED, el de ánodo común y el de cátodo común.

- El 74ls148  es un codificador que tiene 8 líneas de entrada y tres de salida. La principal aplicación es la obtención de un código binario a partir de las líneas procedentes de un teclado.

Conclusiones :

- Es importante conocer cómo se realiza las operaciones básicas en sistema binario, y de cómo se transforma un número en sistema decimal a binario y viceversa.

- En el presente laboratorio se aprendió el correcto uso del decodificador 7448, el cual trabaja con un display cátodo común de 7 segmentos, en el caso de que el display hubiera sido ánodo común, se hubiera usado el decodificador 7447.

-  El circuito implementado con el sumador y decodificador , puede ser reemplazado también con puertas lógicas simples, habiendo un total de 8 ecuaciones lógicas de salida.

-   - El display es un componente que es utilizado para representar números y algunas letras, este se encuentra compuesto por siete u ocho leds.

   - El sumador y decodificador son de gran utilidad y de gran importancia ya que en la actualidad de ellos deriva el funcionamiento de muchos aparatos electrónicos cuando se trata de señales digitales.

E) Bibliografía y web recomendada

·       Floyd, Thomas (2006) Fundamentos de sistemas digitales.  Madrid.: Pearson Educación (621.381/F59/2006) Disponible Base de Datos Pearson

·  Mandado, Enrique (1996) Sistemas electrónicos digitales.  México D.F.: Alfaomega. (621.381D/M22/1996)

·    Morris Mano, M. (1986) Lógica digital y diseño de computadoras.  México D.F.:  Prentice Hall (621.381D/M86L)

·    Tocci, Ronald (2007) Sistemas digitales: Principios y aplicaciones.  México D.F.: Pearson Educación. (621.381D/T65/2007) Disponible Base de Datos Pearson

F) Foto de los integrantes

INTEGRANTES

-Sarmiento Condori Jimmy

-Salas Rayan Abat

-Sejje Yucra Fernando 

LABORATORIO N°4

SISTEMA DE SEGURIDAD DOMÉSTICA

A) OBJETIVOS:

- Implementar un sistema de seguridad a partir de actuadores y sensores.

- Conocer el funcionamiento y la conexión adecuada de cada sensor a utilizar en el proyecto.

B) PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:

En una residencia del Paucarpata se ha detectado 4 robos consecutivos en los últimos 2 meses (sustracción de todos los artefactos electrónicos de la sala principal de la casa), por la cual el dueño  de dicha casa  ha dispuesto mejorar las medidas de seguridad para solucionar el problema, y para ello se ha decidido implementar una alarma de seguridad (sirena y lámpara, como indicadores de que algo está sucediendo).

Para ello se tomará en cuenta las siguientes condiciones:

-          Los habitantes descansan   desde las 10 pm hasta las 5 am, por lo que la alarma se activará en ese lapso de tiempo, y se accionará partir de un interruptor colocado en la habitación del dueño.

-          Se colocará dos sensores: uno de proximidad el cual  en caso de detectar la presencia de algún intruso, activará sólo el led contra robo.

-          Y el sensor de sonido al escuchar algún ruido,  se activará, prendiendo la sirena y la lámpara indicadora  contra robo.

-          Además se colocará un sensor magnético en la puerta principal, el cual al detectar que se abra, se activará solo la sirena.

ENTRADAS:

Interruptor : para activar la alarma :  

0: cuando esta desactivado

1 : cuando está activado

Sensor Magnético :

1 : cuando esta las puertas están cerradas

0 : cuando las puertas están abiertas

Sensor de proximidad :

1: cuando no haya nadie cerca

0: cuando detecta a alguna persona cerca

Sensor de sonido:

0 : cuando la habitación esté en silencio

1 : cuando se escuche algún ruido sospechoso.

SALIDAS:

-          Sirena

-          Lámpara indicadora contra robo

C) Tabla de verdad

Interruptor = I

Sensor Magnético: M

Sensor de proximidad : P

Sensor de sonido: S

Sirena = A

Lámpara indicadora contra robo : L

D) Simulación en Proteus:

E) VIDEO EXPLICATIVO:

G) OBSERVACIONES:

- Al momento de diseñar el circuito, se tiene problemas con la corriente suministrada, por lo que algunos sensores mostraban deficiencia en su funcionamiento, ya que la corriente era 500 mA( laptop), y para solucionarlo se tuvo que administrar una corriente de 800 mA .

- En el sensor de proximidad, se comprobó con el entrenador que la configuración por defecto que tiene el sensor es 1 : cuando no  hay nadie cerca y 0 cuando detecta alguna presencia.

- Para tener un correcto funcionamiento de los sensores, tuvimos que regularlo cada uno de ellos.

H) CONCLUSIONES:

- Se uso la tabla de verdad, para determinar la salida correspondiente de los actuadores.

- Se dedució 2 ecuaciones lógicas , una para la sirena y otra para la lámpara anti-robo.

- Se realizó la correcta conexión de los 3 sensores utlizados ( proximidad,magnético,sonido), de acuerdo al diagrama establecido en Proteus.

- Se implementó un sistema de seguridad doméstica, de acuerdo a las condiciones del problema, a partir primeramente de una simulación y posterior uso en físico de compuertas lógicas.

I) IINTEGRANTES:

-Sarmiento Condori ,Jimmy

-Salas Rayan, Abat

-Sejje Yucra , Fernando

Laboratorio N° 3

Sistema de seguridad digital

Fase 3: sensores y actuadores digitales

Competencias específicas de la sesión:

-conocer el funcionamiento de los sensores digitales

-conocer el funcionamiento de los actuadores digitales

-diseñar un sistema de seguridad para el hogar

A) Marco teórico:

a)  Sensor de Agua (lluvia)

Este tipo de sensores detectan la presencia de lluvia por la variación de conductividad del sensor al entrar en contacto con el agua.

Constructivamente son sensores sencillos. Se dispone de dos contactos, unidos a unas pistas conductoras entrelazadas entre sí a una pequeña distancia, sin existir contacto entre ambas. Al depositarse agua sobre la superficie, se pone en contacto eléctrico ambos conductores, lo que puede ser detectado por un sensor.

Ambos modelos se envían con una placa de medición estándar con el comparador LM393, que permite obtener la lectura tanto como un valor analógico como de forma digital cuando se supera un cierto umbral, que se regula a través de un potenciómetro ubicado en la propia placa.

Los valores analógicos medidos varían desde 0 para una placa totalmente empapada, a 1023 para una placa totalmente seca.

b )      Sensor de flama.

Un sensor de llama óptico es un dispositivo que permite detectar la existencia de combustión por la luz emitida por la misma y esta luz puede ser detectada por un sensor óptico.

Este tipo de sensores de llama infrarrojos suelen incorporar una placa de medición estándar con el comparador LM393, que permite obtener la lectura tanto como un valor analógico como de forma digital cuando se supera un cierto umbral, que se regula a través de un potenciómetro ubicado en la placa.

c )     Sensor de sonido:

Este es un sensor de sonido muy simple. El mismo está compuesto por un micrófono, un amplificador LM393 y un preset. Cuenta con dos salidas, una digital y la otra analógica.

El pinout de este sensor es muy simple. Cuenta con cuatro terminales, los cuales estan serigrafiados en la placa. Estos son:

Ø  AO = Analog Output

Ø  GND = Ground

Ø  VCC = Alimentación de 3.3V a 12V

Ø  DO = Digital Output

Lo interesante de este sensor, es que la señal que nos entrega es digital y analógica, lo cual nos permite decidir cual utilizar segun nuestras necesidades. Si necesitamos saber el valor del sensor, podremos utilizar directamente la salida analógica para conseguir los datos crudos. Sino, podemos utilizar la salida digital, la cual se activa o se desactiva según si el sensor llega a medir la intensidad del sonido que le configuremos, mediante la definición de la sensibilidad del sensor.

d )    Sensor de proximidad:

Módulo Sensores de proximidad tiene orden interna transmisor de infrarrojos y el receptor que emite energía de IR; se ve para la energía IR reflejada para detectar la presencia de cualquier obstáculo en la parte frontal del módulo sensor. El módulo tiene el potenciómetro de la tarjeta que permite al usuario ajustar el rango de detección. El sensor tiene una respuesta muy buena y estable incluso con luz ambiente o en completa oscuridad.

Características

Ø  Circuito detetction basado LM393 Comparador es muy estable y precisa

Ø  Potenciómetro establece rango de detección de obstáculos

Ø  Indicador LED de alimentación

Ø  Indicador LED Detección Obsatcle

Distribución de los pines

Ø  VCC: 3.3V-5V

Ø  GND:pin de tierra o negativo.

Ø  OUT: salida digital.

e ) Sensor de Gas :

El módulo sensor de gas analógico (MQ-6) se utiliza en la detección de fugas de gas de equipos en los mercados de consumo y la industria, este sensor es adecuado para la detección de GLP, i-butano, propano, metano, tiene una alta sensibilidad, un tiempo de respuesta rápido y dicha sensibilidad puede ser ajustada por el potenciómetro.

Características:

Ø  Necesidades de alimentación: 5V

Ø  Tipo de interfaz: Analógico.

Ø  Pin Definición: 1-salida, 2 GND, 3-VCC

Ø  Amplio alcance de detección.

Ø  Respuesta rápida y alta sensibilidad.

Ø  Baja sensibilidad al alcohol y al humo

Pines

Ø  VCC ↔ 2.5V ~ 5.0V

Ø  GND ↔ tierra

Ø  AOUT ↔ MCU.IO (salida analógica)

Ø  DOUT ↔ MCU.IO (salida digital)

      f )       Sensor Magnético:

Se trata de un sensor que forma un circuito cerrado por un imán y un contacto muy sensible que al separarse, cambia el estado (se puede programar como NC o NA) provocando un salto de alarma. Se utiliza en puertas y ventanas, colocando una parte del sensor en el marco y otra en la puerta o ventana misma.

g )   Módulo Relé de potencia

El relé o relevador es un dispositivo electromagnético. Funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes.

Características:

Ø  Voltaje entrada: 5 V

Ø  Voltaje de control:3 ~ 9 V

Ø  Voltaje de salida: 250 VCA o 30 VDC

Ø  Corriente a la salida: 10 A

Terminales:

Ø  VCC – Voltaje de entrada de 5 V

Ø  IN – Voltaje de entrada de 3.3 V

Ø  GND – Tierra común del circuito

B) Tareas realizadas en el laboratorio

En el laboratorio experimentamos cómo funcionan los siguientes sensores.

1)    sensor de agua:  este sensor detecta el agua y tiene una entra a la fuente y la otra a tierra y una salida digital.

Como se ve en la imagen esta prende una luz en señalar que detecto el agua.

2)    sensor de flama: este sensor da una señal cuando hay fuego y tiene una entrada que va a la fuente y otra a tierra y además una señal digital.

3)sensor de sonido: este sensor detecta cuando hay sonido y además tiene un tiene dos salidas que son una digital y la otra analógica.

4)sensor de proximidad: el sensor da una señal cuando detecta un acercamiento en el punto donde se encuentra dicho sensor. Este se puede graduar a que distancia quieres que detecte algo.

5)sensor de gas: el sensor detecta la presencia de gas. Además, tiene una salida digital y la otra analógica.

Como se puede apreciar en la imagen cuando prende la luz da la señal de presencia de gas.

6) sensor magnético: este sensor más sencillo tiene una entrada y salida.

7) Sensor relé de potencia: este sensor funciona como un amplificador tiene dos salidas una digital y la otra analógica.

C) Video explicativo

D) Problema reto planteado:

SISTEMA DE SEGURIDAD DOMÉSTICA

En una residencia del Paucarpata se ha detectado 4 robos consecutivos en los últimos 2 meses (sustracción de todos los artefactos electrónicos de la sala principal de la casa), por la cual el dueño  de dicha casa  ha dispuesto mejorar las medidas de seguridad para solucionar el problema, y para ello se ha decidido implementar una alarma de seguridad (sirena y lámpara, como indicadores de que algo está sucediendo).

Para ello se tomará en cuenta las siguientes condiciones:

-          Los habitantes descansan   desde las 10 pm hasta las 5 am, por lo que la alarma se activará en ese lapso de tiempo, y se accionará partir de un interruptor colocado en la habitación del dueño.

-          Se colocará dos sensores: uno de proximidad el cual  en caso de detectar la presencia de algún intruso, activará sólo el led contra robo.

-          Y el sensor de sonido al escuchar algún ruido,  se activará, prendiendo la sirena y la lámpara indicadora  contra robo.

-          Además se colocará un sensor magnético en la puerta principal, el cual al detectar que se abra, se activará solo la sirena.

ENTRADAS:

Interruptor : para activar la alarma :  

0: cuando esta desactivado

1 : cuando está activado

Sensor Magnético :

1 : cuando esta las puertas están cerradas

0 : cuando las puertas están abiertas

Sensor de proximidad :

1: cuando no haya nadie cerca

0: cuando detecta a alguna persona cerca

Sensor de sonido:

0 : cuando la habitación esté en silencio

1 : cuando se escuche algún ruido sospechoso.

SALIDAS:

-          Sirena

-          Lámpara indicadora contra robo

Tabla de verdad

Interruptor = I

Sensor Magnético: M

Sensor de proximidad : P

Sensor de sonido: S

Sirena = A

Lámpara indicadora contra robo : L

E) Conclusiones y observaciones

Observaciones:

Ø  Algunos sensores trabajados en clase tienen poco alcance para la lectura de datos, por lo que si se requiere implementarlo en un algún lugar en especial, como por ejemplo una industria, se deben trabajar con sensores mucho más sofisticados.

Ø  El modulo relé es de suma importancia en etapas de potencia, ya que con solo 5 v, se podría permitir la activación de otros dispositivo que trabaja a mayor voltaje.

Ø  Es importante conocer las terminales de un sensor y de cómo se conectan, ya que  de conectarlo inapropiadamente se dañaría dicho dispositivo.

Ø  Todos los sensores utilizados en laboratorio  tenían el mismo voltaje de entrada, que fue de 5v brindados por el entrenador.

Conclusiones:

Ø  Los sensores son dispositivos capaces de detectar algún tipo de magnitud física o química, y transformarla en variables eléctricas.

Ø  Los sensores se pueden clasificar en función de su salida ( DO,AO), es decir, sensores digitales y sensores analógicos.

Ø  Los actuadores son dispositivos activados por un controlador y que dan una salida requerida, como por ejemplo: un motor, una lámpara, etc.

Ø  El uso de sensores es de suma importancia en nuestra actualidad, y estos también pueden ser utilizados con módulos de desarrollo, como por ejemplo, el Arduino.

F) bibliografía y web recomendada

·         Floyd, Thomas (2006) Fundamentos de sistemas digitales.  Madrid.: Pearson Educación (621.381/F59/2006) Disponible Base de Datos Pearson

·         Mandado, Enrique (1996) Sistemas electrónicos digitales.  México D.F.: Alfa omega. (621.381D/M22/1996)

·         Morris Mano, M. (1986) Lógica digital y diseño de computadoras.  México D.F.:  Prentice Hall (621.381D/M86L)

·         Tocci, Ronald (2007) Sistemas digitales: Principios y aplicaciones.  México D.F.: Pearson Educación. (621.381D/T65/2007) Disponible Base de Datos Pearson

F) Foto de los integrantes

-Sarmiento Condori ,Jimmy

-Salas Rayan, Abat

-Sejje Yucra , Fernando