laboratorio 4 - PROYECTO

ELABORACIÓN E IMPLEMENTACIÓN DEL PROYECTO

I. CAPACIDAD TERMINAL

Reconocer las áreas de aplicación de la Electrónica Digital.

Identificar las características de los dispositivos digitales más utilizados.

Diseñar sistemas combinacionales y secuenciales.

II. COMPETENCIA ESPECIFICA DE LA SESION

Conocer el funcionamiento de los Sensores digitales.

Conocer el funcionamiento de los Actuadores digitales.

Diseñar un sistema de Automatización.

Proyecto:  Alarma contra incendios

Continuando con el proyecto que se inicio en el anterior laboratorio, ahora nos dispondremos a implementar el sistema de automatización, daremos una breve definición de los componentes específicos que usamos en este proyecto

SENSOR DE FLAMA

Este módulo sensor de flama YG1006 nos permite detectar la presencia de fuego, esto gracias al fototransitor NPN YG1006 que es sensible a la luz infrarroja (760-1100nm) y que en presencia de fuego se polariza y permite el paso de corriente. La corriente pasa por una resistencia y genera una caída de voltaje, este voltaje es entregado en la salida analógica y sirve como entrada del opamp comparador que entrega una salida digital. El nivel de sensibilidad es regulable mediante un potenciómetro.

Especificaciones técnicas

·                     Voltaje de Operación: 3.3V - 5V DC

·                     Rango de detección: 60°

·                     Temperatura de trabajo: -25°C hasta 85°C

·                     Longitud de onda detectable: 760 - 1100 nm

·                     Opamp LM393 en modo comparador en placa

·                     Potenciómetro para regular sensibilidad

·                     1 Salida digital

·                     1 Salida analógica

·                     Dimensiones: 40*14mm 

SENSOR DE GAS MQ2

El módulo posee una salida analógica que proviene del divisor de voltaje que forma el sensor y una resistencia de carga. También tiene una salida digital que se calibra con un potenciómetro, esta salida tiene un Led indicador. 

La resistencia del sensor cambia de acuerdo a la concentración del gas en el aire. El MQ-2 es sensible a LPG, i-butano, propano, metano, alcohol, hidrogeno y humo.

Especificaciones técnicas

·                     Voltaje de Operación: 5V DC

·                     Respuesta rápida y alta sensibilidad

·                     Rango de detección: 300 a 10000 ppm

·                     Gas característico: 1000ppm, Isobutano

·                     Resistencia de sensado: 1KΩ 50ppm Tolueno a 20KΩ in

·                     Tiempo de Respuesta: ≤ 10s

·                     Tiempo de recuperación: ≤ 30s

·                     Temperatura de trabajo: -20 ℃ ~ +55 ℃

·                     Humedad: ≤ 95% RH

·                     Contenido de oxigeno ambiental: 21%

·                     Consume menos de 150mA a 5V.

Compuerta AND (7408)

La compuerta AND produce la multiplicación lógica AND: esto es: la salida es 1 si la entrada A y la entrada B están ambas en el binario 1: de otra manera, la salida es 0. 

El símbolo de operación algebraico de la función AND es el mismo que el símbolo de la multiplicación de la aritmética ordinaria (*).

Las compuertas AND pueden tener más de dos entradas y por definición, la salida es 1 si todas las entradas son 1.

Compuerta OR (7432)

La compuerta OR produce la función sumadora, esto es, la salida es 1 si la entrada A o la entrada B o ambas entradas son 1; de otra manera, la salida es 0. El símbolo algebraico de la función OR (+), es igual a la operación de aritmética de suma. 

Las compuertas OR pueden tener más de dos entradas y por definición la salida es 1 si cualquier entrada es 1.

Compuerta NOT  (7404)

El circuito NOT es un inversor que invierte el nivel lógico de una señal binaria. Produce el NOT, o función complementaria. El símbolo algebraico utilizado para el complemento es una barra sobra el símbolo de la variable binaria. 

Si la variable binaria posee un valor 0, la compuerta NOT cambia su estado al valor 1 y viceversa. 

El círculo pequeño en la salida de un símbolo gráfico de un inversor designa un inversor lógico. Es decir cambia los valores binarios 1 a 0 y viceversa.

Video

OBSERVACIONES
Se pudo observar que el sensor de gas no se activaba cuando usamos helio.
En los modelos iniciales cuando se coloco un led al comienzo del circuito esto provoco que no hubiera suficiente alimentación para el buzzer.
Para un funcionamiento adecuado de nuestros sensores fue necesario calibrarlos minuciosamente.




CONCLUSIONES
La alimentación de 5 voltios fue suficiente para alimentar todo el circuito
Se uso la compuerta lógica NOT para negar tanto la señal 1  producida por el sensor de humo y por el sensor de flama , todo ello para el correcto funcionamiento de  nuestro circuito.

Laboratorio 3

Proyecto N°1: Sensores y Actuadores

I. CAPACIDAD TERMINAL

 Reconocer las áreas de aplicación de la Electrónica Digital.

 Identificar las características de los dispositivos digitales más utilizados.

 Diseñar sistemas combinacionales y secuenciales.

II. COMPETENCIA ESPECIFICA DE LA SESION

 Conocer el funcionamiento de los Sensores digitales.

 Conocer el funcionamiento de los Actuadores digitales.

 Diseñar un sistema de Automatización.

III. MARCO TEÓRICO

SENSOR DE AGUA 

En muchas ocasiones vamos a querer tener controlado el volumen de agua que tengamos en alguna parte. Con este tipo de sensor podemos saber si está seco, salpicado, sumergido en parte o sumergido del todo.

Pueden ser útiles en para detectar si se está condensando agua en algún sitio, para conocer el nivel de agua en un depósito (aunque este modelo tiene muy poco recorrido) o para saber si está lloviendo.

Estos sensores de agua son sencillísimos de conectar y de programar, y además baratos.

Tienen tres pines de conexión, dos para 5V y GND, y otro que conectaremos a una entrada analógica de nuestro Arduino.

SENSOR DE FLAMA (FUEGO)

El módulo sensor de flama, basa su funcionamiento en un led receptor infrarrojo el cual puede detectar longitudes de onda de 760nm a 1100nm   rango en el que las llamas se encuentran.

El led utilizado es un sensor fotosensible como una LDR pero enfocada a un rango de frecuencias mas especifico y si bien puede detectar una flama también puede ser engañado con alguna otra fuente de luz como una lampara o el mismo sol.

SENSOR DE SONIDO

El modulo AR-SOUND es un sensor analógico y/o digital de sonido (KY-038), diseñado para proyectos y circuitos elaborados con Arduino., Cuenta con un micrófono de condensador omnidireccional de alta sensibilidad, que permite detectar con precisión hasta sonidos de muy baja intensidad., Cuenta con 2 salidas diferentes, una salida analógica y una salida digital para escoger cada una de acuerdo al uso o proyecto que se requiera., La salida analógica varía su nivel de voltaje (0-5 V) de acuerdo a la intensidad del sonido., La salida digital que activa un estado lógico alto cuando detecta algún sonido, este estado también enciende el LED situado en la tarjeta del sensor, el cual prendera a la vez que se activa la salida digital., El nivel de activación de la salida digital puede ajustarse mediante el potenciómetro ubicado en la tarjeta del sensor de acuerdo al nivel de sonido necesario para su activación.

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.El módulo sensor se puede interconectar con Arduino,Rasperry Pi o cualquier microcontrolador que tiene el nivel de tensión de IO 3.3V a 5V.

SENSOR DE GAS (MQ-6)

CARACTERISTICAS

* Alta sensibilidad al GLP, iso-butano, propano

* Pequeño sensibilidad al alcohol, el humo.

* Respuesta rapida . * Estable y una larga vida

Se utilizan en equipos de detección de fugas de gas en la familia y la industria, son adecuados para la detección de

LPG, iso-butano, propano, gas natural licuado, evitar el ruido de los gases de alcohol y de cocina y el humo del cigarrillo.

Ajuste de sensibilidad

El valor de la resistencia de MQ-6 es la diferencia de diversos tipos y diversos gases de concentración. Por lo tanto, cuando se usa este ajuste de los componentes, la sensibilidad es muy necesaria, se recomienda que calibre el detector de 1000 ppm de concentración de GLP en el valor del aire y el uso de la resistencia de carga (RL) sobre 20KΩ (10k a 47KΩ).

Al medir con precisión, el punto de alarma adecuado para el detector de gas debe ser determinada después de tener en cuenta la influencia de la temperatura y la humedad.

SENSOR MAGNÉTICO

Modulo con un mini contacto magnético montado en superficie que tiene terminales de tornillo. El 945T consta de dos piezas, un contacto magnético y un imán, que son aproximadamente del mismo tamaño y forma. El 945T mide 2 pulgadas de largo y 1/3 de pulgada de ancho y alto.

El 945T es ideal para proteger puertas y ventanas cuando se usa con cualquier sistema de seguridad con cable. El 945T está diseñado para ser utilizado con los paneles de control de alarma con cable de Honeywell, incluida la serie VISTA. La parte de contacto del 945T debe montarse en el marco de la puerta o de la ventana, y el lado del imán debe montarse en la puerta o ventana, con un espacio de no más de 1.125 "entre ellos. Un contacto magnético contiene un interruptor de lengüeta, que completa un circuito cuando el imán permanece cerca del contacto. Cuando se abre la puerta o ventana, el imán se alejará del contacto, causando que el circuito se rompa, y esa zona en su sistema de alarma se active.

SENSOR RELÉ DE POTENCIA

Se trata de un relé controlado por temperatura, puede configurar el relé de encendido / apagado cuando la temperatura sea mayor / menor que la tempratura deseada. La capacidad de voltaje de pico soportada por el Relay es de hasta 250 V a 10 Amp para AC y 10A 30VDC.

Ajuste el potenciómetro para la sensibilidad del relay.

El relé y la señal led indican ON / OFF cuando la temperatura es más alta / más baja que el umbral fijado por el potenciómetro. 

Aplicaciónes Monitoreo de tanques agua, Monitoreo Temperatura de Auto, etc.

Características:

Umbral de Tempratura ajustable.

LED indicador para el relé.

IV. EVIDENCIA DE TAREAS DE LABORATORIO

VIDEO

https://youtu.be/R28olEl_Z1s

V. OBSERVACIONES

La variedad de sensores que encontramos, tienen diferentes características que hace su funcionamiento único.

La aplicación de sensores varia dependiendo a lo que queremos automatizar.

La sensibilidad en los sensores varia dependiendo de su uso, pudiendo ser ajustada en algunos casos.

VI. CONCLUSIONES

Los sensores son una parte importante en la industria ya que con ellos podemos realizar infinidad de

programación en campo.

La aplicación de sensores en la vida cotidiana nos ayuda en una optima realización de tareas.

El uso de sensores se ha ido de la mano con el crecimiento de la tecnología en el mundo, ya que estos se han incluido en muchos avances.

Foto grupal

Laboratorio 2

Simplificación e Implementación de

Circuitos Lógicos

I. CAPACIDAD TERMINAL

 Reconocer las áreas de aplicación de la Electrónica Digital.

 Identificar las características de los dispositivos digitales más utilizados.

 Diseñar sistemas combinacionales y secuenciales.

II. COMPETENCIA ESPECIFICA DE LA SESION

 Simplificar funciones lógicas utilizando Mapas de Karnaugh.

 Implementar y probar funciones lógicas.

 Conocer las principales Familias lógicas: TTL y CMOS

III. MARCO TEÓRICO

Compuerta NAND

Una compuerta NAND (NO Y) de dos entradas, se puede implementar con la concatenación de una compuerta AND o "Y" de dos entradas y una compuerta NOT o "No" o inversora.

Al igual que en el caso de la compuerta AND, ésta se puede encontrar en versiones de 2, 3 o más entradas.

Operación

• Q= (A.B)

Tabla de verdad y símbolo

COMPUERTA LÓGICA NOR 

Una compuerta lógica NOR (No O) se puede implementar con la concatenación de una compuerta OR con una compuerta NOT, como se muestra en la siguiente figura.

Al igual que en el caso de la compuerta lógica OR, ésta se puede encontrar en versiones de 2, 3 o más entradas.

Operación

• Q= (A+B)

Tabla de verdad y símbolo

Como se puede ver la salida X sólo es "1", cuando todas las entradas son "0".

COMPUERTA LÓGICA OR EXCLUSIVA ( XOR)

En la electrónica digital hay unas compuertas que no son comunes. Una de ellas es la compuerta XOR ó compuerta O exclusiva o compuerta O excluyente.
El siguiente diagrama muestra el símbolo de una compuerta XOR(O exclusiva) de 2 entradas:

Comprender el funcionamiento de esta compuerta digital es muy importante para después poder implementar lo que se llama un comparador digital.

A diferencia de la compuerta OR, la compuerta XOR tiene una salida igual a "0" cuando sus entradas son iguales a 1.
Si se comparan las tablas de verdad de la compuerta OR y la compuerta XOR se observa que la compuerta XOR tendrá un uno ("1") en su salida cuando la suma de los unos "1" en las entradas sea igual a un número impar.

Operación

Q= A.B'+A'.B

Tabla de verdad y símbolo

COMPUERTA LÓGICA NOR EXCLUSIVA (XNOR)

Una compuerta NOR - exclusiva o XNOR opera en forma exactamente opuesta a una compuerta XOR, entregando una salida baja cuando una de sus entradas es baja y la otra es alta y una salida alta cuando sus entradas son ambas altas o ambas bajas.

Es decir que una compuerta XNOR indica, mediante un lógico que su salida, cuando las dos entradas tienen el mismo estado.

Esta característica la hace ideal para su utilización como verificador de igual en comparadores y otros circuitos aritméticos

Para efectos prácticos una compuerta XNOR es igual una compuerta XOR seguida de un inversor.

Operación

Q=A'.B'+A.B

Tabla de verdad y símbolo

IV. EVIDENCIA DE TAREAS DE LABORATORIO

V. OBSERVACIONES

• Es importante comprobar la continuidad en todos los cables a utilizar en las conexiones del circuito.
• Al no contar con una compuerta or de 3 entradas (teníamos una de 4) se tuvo que conectar la ultima entrada a tierra para su correcto funcionamiento.
• Los módulos de compuertas lógicas utilizadas en el protoboard solo trabajan con 5V, ya que esa es la cantidad optima de voltaje que necesitan.
• En el programa proteus fue necesario la utilizacion de una compuerta OR de 3 entradas.
• Surgieron señales de salida indeterminadas en este laboratorio.

VI. CONCLUSIONES

• Comprobamos la practicidad de las funciones lógicas compuestas y aplicamos exitosamente en el laboratorio.
• La utilización de software especializado como el que nos ofrece 32x8.com nos facilita la obtención de la solución lógica cuando contamos con muchas variables de entrada.
• Obtuvimos la solución a un problema planteado mediante la utilización de funciones lógicas básicas y también compuestas .
• Se uso un modulo de negación de compuertas logicas

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LABORATORIO NRO. 1

Laboratorio N°1:  Sistema de seguridad digital

FASE 1: Puertas y funciones lógicas

I. CAPACIDAD TERMINAL

Reconocer las áreas de aplicación de la Electrónica Digital.

Identificar las características de los dispositivos digitales más utilizados.

Diseñar sistemas combinacionales y secuenciales.

II. COMPETENCIA ESPECIFICA DE LA SESIÓN

Comprobar las tablas de verdad de puertas lógicas y sus combinaciones.

Conocer las principales Puertas Lógicas, su simbología y comportamiento

Utilizar un SIMULADOR para comprobar el comportamiento de los mismos.

III. MARCO TEORICO

COMPUERTAS LÓGICAS

Las computadoras digitales utilizan el sistema de números binarios, que tiene dos dígitos 0 y 1. Un dígito binario se denomina un bit. La información está representada en las computadoras digitales en grupos de bits. 

La información binaria se representa en un sistema digital por cantidades físicas denominadas señales, Las señales eléctricas tales como voltajes existen a través del sistema digital en cualquiera de dos valores reconocibles y representan una variable binaria igual a 1 o 0. Por ejemplo, un sistema digital particular puede emplear una señal de 3 volts para representar el binario "1" y 0.5 volts para el binario "0". La siguiente ilustración muestra un ejemplo de una señal binaria.

Como se muestra en la figura, cada valor binario tiene una desviación aceptable del valor nominal. La región intermedia entre las dos regiones permitidas se cruza solamente durante la transición de estado. Los terminales de entrada de un circuito digital aceptan señales binarias dentro de las tolerancias permitidas y los circuitos responden en los terminales de salida con señales binarias que caen dentro de las tolerancias permitidas.

Compuerta AND

La compuerta AND produce la multiplicación lógica AND: esto es: la salida es 1 si la entrada A y la entrada B están ambas en el binario 1: de otra manera, la salida es 0. 

El símbolo de operación algebraico de la función AND es el mismo que el símbolo de la multiplicación de la aritmética ordinaria (*).

Las compuertas AND pueden tener más de dos entradas y por definición, la salida es 1 si todas las entradas son 1.

Compuerta OR

La compuerta OR produce la función sumadora, esto es, la salida es 1 si la entrada A o la entrada B o ambas entradas son 1; de otra manera, la salida es 0. El símbolo algebraico de la función OR (+), es igual a la operación de aritmética de suma. 

Las compuertas OR pueden tener más de dos entradas y por definición la salida es 1 si cualquier entrada es 1.

Compuerta Separador (yes)

Un símbolo triángulo por sí mismo designa un circuito separador, el cual no produce ninguna función lógica particular puesto que el valor binario de la salida es el mismo de la entrada. 

Este circuito se utiliza simplemente para amplificación de la señal.

Compuerta NOT

El circuito NOT es un inversor que invierte el nivel lógico de una señal binaria. Produce el NOT, o función complementaria. El símbolo algebraico utilizado para el complemento es una barra sobra el símbolo de la variable binaria. 

Si la variable binaria posee un valor 0, la compuerta NOT cambia su estado al valor 1 y viceversa. 

El círculo pequeño en la salida de un símbolo gráfico de un inversor designa un inversor lógico. Es decir cambia los valores binarios 1 a 0 y viceversa.

Compuerta NAND

Es el complemento de la función AND, como se indica por el símbolo gráfico, que consiste en una compuerta AND seguida por un pequeño círculo (quiere decir que invierte la señal).

La designación NAND se deriva de la abreviación NOT - AND. Una designación más adecuada habría sido AND invertido puesto que es la función AND la que se ha invertido.

Compuerta NOR

La compuerta NOR es el complemento de la compuerta OR y utiliza el símbolo de la compuerta OR seguido de un círculo pequeño (quiere decir que invierte la señal). Las compuertas NOR pueden tener más de dos entradas, y la salida es siempre el complemento de la función OR.

IV. EVIDENCIA DE TAREAS DE LABORATORIO

VIDEO

V. OBSERVACIONES

• Se pudo observar que al aumentar el voltaje, los modulos de compuertas lógicas tendían a sobrecalentarse mas rápidamente
• Las puertas lógicas AND y OR utilizadas en el protoboard solo trabajan con 5V, ya que esa es la cantidad optima que necesitan.
• Se pudo apreciar que al ser alimentados los módulos de compuertas se encuentran por defecto en salida 1, pues encienden su luz automáticamente.

VI. CONCLUSIONES

• Comprendimos y aplicamos el mapa de KARNAUGH:, método que nos facilita enormemente la simplificación de ecuaciones lógicas.
• Reconocimos y aplicamos tanto teóricamente como experimentalmente las principales funciones lógicas.
• La compuerta AND  funciona como multiplicacion y la compuerta OR funciona como suma.
• La práctica hecha nos ayudó para comprender y analizar de mejor manera las compuertas utilizadas y las condiciones que nos dieron para el circuito.

Foto grupal