5/22/2018 Reporte and or Xor

1/18

UNIVERSIDAD

POLITCNICA DE

CHIAPAS

Carrera:

INGENIERA MECATRNICA

Grado/Grupo

6: C

Materia:

AUTOMATIZACIN INDUSTRIAL

Maestro:

JOS LUIS LOPEZ MORENO

Ttulo:

Reporte de compuertas digitales y diseo de

FLIP-FLOP RS

Alumno:

Miguel ngel Pereyra Coutio

Matricula:

123319

5/22/2018 Reporte and or Xor

2/18

27/05/14

Introduccin:

En este reporte se explica la manera de disear un circuito elctrico para crear un flip-flop con un

relevador y la manera en que se pueden conectar varios reles para simular compuertas lgicas..Pueden consultarse los anexos contenidos en este reporte para la configuracin de pines de los

circuitos integrados utilizados para la realizacin de esta prctica.

El nivel de habilidad en electrnica para el que est hecho este reporte, debe ser bsico. Y el usuario

debe tener conocimientos mnimos sobre la programacin en Arduino.

5/22/2018 Reporte and or Xor

3/18

Marco terico

Resistencias: Se denomina resistor al componente electrnico diseado para introducir una

resistencia elctrica determinada entre dos puntos de un circuito elctrico. En el propio argot

elctrico y electrnico, son conocidos simplemente como resistencias. En otros casos, como en las

planchas, calentadores, etc., se emplean resistencias para producir calor aprovechando el efecto

Joule.

Es un material formado por carbn y otros elementos resistivos para disminuir la corriente que pasa.

Se opone al paso de la corriente. La corriente mxima y diferencia de potencial mxima en un

resistor viene condicionada por la mxima potencia que pueda disipar su cuerpo. Esta potencia se

puede identificar visualmente a partir del dimetro sin que sea necesaria otra indicacin. Los valores

ms comunes son 0,25 W, 0,5 W y 1 W.

Imagen 1. Resistencias

LEDs:El LED (Light-Emitting Diode: Diodo Emisor de Luz), es un dispositivo semiconductor que

emite luz incoherente de espectro reducido cuando se polariza de forma directa la unin PN en la

cual circula por l una corriente elctrica. Este fenmeno es una forma de electroluminiscencia, el

LED es un tipo especial de diodo que trabaja como un diodo comn, pero que al ser atravesado por

la corriente elctrica, emite luz. Este dispositivo semiconductor est comnmente encapsulado en

una cubierta de plstico de mayor resistencia que las de vidrio que usualmente se emplean en las

lmparas incandescentes. Aunque el plstico puede estar coloreado, es slo por razones estticas,

ya que ello no influye en el color de la luz emitida. Usualmente un LED es una fuente de luz

compuesta con diferentes partes, razn por la cual el patrn de intensidad de la luz emitida puede

ser bastante complejo.

Para obtener una buena intensidad luminosa debe escogerse bien la corriente que atraviesa el LED

y evitar que este se pueda daar; para ello, hay que tener en cuenta que el voltaje de operacin va

desde 1,8 hasta 3,8 voltios aproximadamente (lo que est relacionado con el material de fabricacin

y el color de la luz que emite) y la gama de intensidades que debe circular por l vara segn su

5/22/2018 Reporte and or Xor

4/18

aplicacin. Los Valores tpicos de corriente directa de polarizacin de un LED estn comprendidos

entre los 10 y 20 miliamperios (mA) en los diodos de color rojo y de entre los 20 y 40 miliamperios

(mA) para los otros LED. Los diodos LED tienen enormes ventajas sobre las lmparas indicadoras

comunes, como su bajo consumo de energa, su mantenimiento casi nulo y con una vida aproximada

de 100,000 horas. Para la proteccin del LED en caso haya picos inesperados que puedan daarlo.

Se coloca en paralelo y en sentido opuesto un diodo de silicio comn

Imagen 2. Leds rojo, verde y azul

Protoboard: Una placa de pruebas (en ingls: protoboard o breadboard) es un tablero con

orificios conectados elctricamente entre s, habitualmente siguiendo patrones de lneas, en el cual

se pueden insertar componentes electrnicos y cables para el armado y prototipado de circuitos

electrnicos y sistemas similares. Est hecho de dos materiales, un aislante, generalmente un

plstico, y un conductor que conecta los diversos orificios entre s. Uno de sus usos principales es la

creacin y comprobacin de prototipos de circuitos electrnicos antes de llegar a la impresin

mecnica del circuito en sistemas de produccin comercial.

Imagen 3. Protoboard con un circuito de LED simple

5/22/2018 Reporte and or Xor

5/18

Relevador: es un dispositivo electromecnico. Funciona como un interruptor controlado por un

circuito elctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimn, se acciona un juego de uno

o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos elctricos independientes. Es capaz de

controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de entrada, puede considerarse, en un

amplio sentido, como un amplificador elctrico.

Imagen 4. Relevador RAS-1215

5/22/2018 Reporte and or Xor

6/18

Material y equipo

- 1 resistencia1 de 330 k ($0.50)- 1 Protoboard ($75.00)- Cable para Protoboard ($20.00)- 1 LED verde ($1.50)- 4 relevadores a 5V ($10.00 cada uno)

Costo total: $107.00

5/22/2018 Reporte and or Xor

7/18

Desarrollo

Diseo del flip-flop rs.

Para disear un circuito que acte como un flip-flop. Primero debemos saber cmo funciona el flip-

flop que queremos simular. Esta es la tabla de verdad de un flip-flop tipo rs

Imagen 5. Diagrama lgico del flip-flop y tabla de verdad.

Como podemos ver, cada vez que Set est activo cuando R est en 0, la salida Q debe ser igual a

uno. Si ponemos en 0 a Set, una vez que Q ya est en 1, no surgir cambio alguno, pero si ponemos

R en 1, hacemos un reset y la salida Q se cambia a 0. Es en contra del flip-flop RS poner ambos

estados Set y Reset en 1, ya que indica acciones contrarias.

5/22/2018 Reporte and or Xor

8/18

Lo primero que debemos hacer, es hallar una forma de enclavar al relevador para que se quede en

1 cuando se activa uno de sus pines, y que no pierda este estado al desconectar la fuente que lo

activ. Por lo tanto, seguimos el diagrama siguiente:

Imagen 6. Diagrama para convertir al rel en un flip-flop

Una vez que se pulsa el botn, el rel queda enclavado. Ser necesario desconectar la alimentacin

de uno de los cables que se queda alimentando al rel para volver a dejarlo de la forma en que

estaba.

Imagen 7. Diagrama del rel configuracin flip-flop rs, con botn reset.

5/22/2018 Reporte and or Xor

9/18

Imagen 8. Circuito con rel configurado a modo flip-flop con LED.

En la imagen anterior, colocamos un LED con una resistencia en paralelo a la bobina, de esta forma

podemos apreciar cuando el rel tiene una salida alta (1 lgico).

5/22/2018 Reporte and or Xor

10/18

Compuertas lgicas (AND, OR, XOR Y NOT)

Las compuertas lgicas hechas en clases son las: AND, OR, XOR Y NOT. Aqu se muestra cmo se

elaboran.

Not

Imagen 9. Configuracin del Rel para compuerta NOT.

A, representa el pulso que el usuario manda, donde si se activa, mandar 5V a la bobina cuyoextremo est conectado a Tierra. Lo que provocar que el rel haga un cambio de posicin, donde

se desconectar del resto del circuito.

As es como se configura la compuerta Not.

5/22/2018 Reporte and or Xor

11/18

AND

La compuerta AND puede hacerse con rels usando la siguiente configuracin.

Imagen 10. Configuracin compuerta AND.

A y B representan las entradas de las compuertas. Si seguimos la tabla de verdad de una

compuerta lgica AND, como la de la imagen siguiente, podemos verificar si el circuito cumple de la

misma forma

Tabla 1. Tabla de verdad de la compuerta AND

- Si ni A ni B estn en 1, los rels no alternan y el circuito se mantiene abierto, por lo tanto lasalida es 0.

- Si B tiene un pulso alto, pero A no lo tiene, el circuito slo se cierra de un lado.- Si ahora es A quien est en estado lgico 1 y B permanece en 0, el circuito sigue abierto de

un lado.

- Si tanto A como B se colocan en un estado lgico 1, el circuito se cierra en su totalidad,mandando un pulso alto.

5/22/2018 Reporte and or Xor

12/18

OR

La compuerta OR tiene la peculiaridad de mandar una salida en alto cuando una de sus entradas

est en alto. Tal y como se muestra en la siguiente tabla.

Tabla 2. Tabla de la verdad de la compuerta OR

Creamos el siguiente diseo de un circuito elctrico.

Imagen 11. Circuito elctrico con rels configurados a compuerta lgica OR.

5/22/2018 Reporte and or Xor

13/18

Como podemos observar de la imagen anterior, no importa cul de los dos rels sea activado. El

circuito al completarse en cualquier extremo, mandar un pulso alto (5V). Cumpliendo con la tabla

de la verdad de la compuerta OR.

XOR

La compuerta XOR es una de las ms complejas para configurar, al menos si no se analiza desde un

diagrama de cascada.

Tabla 3. Tabla de la verdad de la compuerta XOR.

Esta compuerta nicamente dar pulsos altos como salida nica y exclusivamente como OR, cuando

uno de los dos elementos est en alto. Si ambos elementos estn en alto, esta mandara un 0, ya

que si los dos estn activos, contestan a una compuerta AND. Esta tambin es llamada Exclusiva

OR.

Imagen 12. Circuito de rels en configuracin de compuerta lgica XOR.

5/22/2018 Reporte and or Xor

14/18

Resultados

Imagen 13. Conexin final al LED.

Imagen 14. Diagrama de conexin para compuerta NOT.

5/22/2018 Reporte and or Xor

15/18

Imagen 15. Conexin de compuerta OR. Circuito integrado 555 al fondo, sobre el protoboard.

Imagen 16. Cautn utilizado para soldar las patas de los relevadores, protoboard sobre el cual se hicieron las

compuertas y cargador de celular como fuente de 5V.

5/22/2018 Reporte and or Xor

16/18

Imagen 17. Diagrama de conexin para compuerta XOR hecha a mano.

5/22/2018 Reporte and or Xor

17/18

Conclusiones:

Ahora comprendo los mltiples usos que puede tener un relevador. Al ver que puedo configurarlo

del mismo modo que un flip-flop qued completamente asombrado. La forma en que es capaz de

clavarse el relevador aunque se libere el impulso que lo hizo ponerse de esa manera en primer lugar

es lo caracterstico de un flip-fop.

Las formas en que se puede construir tantas compuertas lgicas es asombrosa. Los circuitos

integrados son ms baratos que hacerlos con puros rels, pero estos no pueden soportar voltajes

tan altos como los rels. Por eso creo que es muy bueno que aprendamos a hacer esto en clases.

Bibliografa:

Wolfgang Mller, Electrotcnia de potencia: Curso superior, Reverte

Banzi, Massimo, Getting Started with Arduino, Make:books

Jos L. Martin Gonzales, Electrnica digital, Delta Publicaciones

5/22/2018 Reporte and or Xor

18/18

Anexos:

Imagen 18. Anexo A (Diagrama visto desde abajo del relevador)