Laboratorio N°4

Circuitos Digitales.

Laboratorio N°4:

PROYECTO DE AUTOMATIZACIÓN Y/O
SEGURIDAD ELECTRÓNICA

1. COMPETENCIA ESPECIFICA DE LA SESIÓN:

• Identificar las aplicaciones de la Electrónica Digital.
• Describir el funcionamiento de las unidades y dispositivos de almacenamiento de información.
• Implementar circuitos de lógica combinacional y secuencial.

2. Planteamiento del problema a solucionar.

El problema que nos hemos propuesto a solucionar es la automatización de un caldero industrial empleando la electrónica digital, de manera que podamos recrear el funcionamiento de ciertas partes que ya tienen muchos en industria, pero usando puertas lógicas.

3. Objetivos

1. Diseñar un circuito que cumpla con las especificaciones designadas por nosotros, de manera que se acerque al funcionamiento que se desea.

2. Fabricar el impreso del circuito previamente diseñado.

3. Implementar una maqueta que permita recrear el funcionamiento que estamos buscando, con imágenes e indicadores que nos ayuden a corroborar eso.

4. PROCEDIMIENTO

4.1. Enunciados a resolver.

Primero se pasa a realizar enunciados que identifiquen las acciones que deberá tomar el circuito a la hora de presentarse ciertas condiciones; estos enunciados son:

• Cuando el nivel del tanque este vació, el circuito accionará una válvula, que permitirá su llenado, pero antes, si el tanque de condensado se encuentra en un nivel deseado, este pasara a llenar el tanque principal, pero si esta vació o muy por debajo del nivel deseado, se abrirá la válvula de alimentación externa, para llenar el tanque con suministro de afuera. 
• Si el circuito detectase alguna falla, este pasara a bloquear la interacción del llenado del tanque, hasta que la falla se resuelva.
• La primera falla es el error de encendido, si el circuito detecta que no hay llama, pero si hay gas, este avisara de un posible desperfecto en el mecanismo de ignición.
• La segunda falla es falta de gas, si se da el caso de que no hay llama ni gas, se indicara la falta de este combustible.
• Y la tercera falla, si el circuito detecta sobre presión, se activara un aviso que indique lo que esta pasando.
• Las tres fallas tienen indicadores característicos y siempre bloquean la interacción del llenado del tanque.
• Siempre que haya llama el circuito funcionará, no se considera la posibilidad de que haya llama pero no gas, pero la detección de sobre presión bloqueara el circuito, así haya llama o no.

4.2 Armado de la tabla de Karnaugh.

Primero abrimos el simplificador online, introducimos los datos y anotamos los resultados, hicimos el desarrollo de la tablas por parte, de manera que facilito su resolución, primero pusimos todas las fallas como una sola, como indican en los enunciados, ya que estas siempre bloquean al llenado del tanque, después resolvimos las fallas una a una con tablas independientes, en el video se puede dar un vistazo mas detallado del proceso.

La primera tabla toma como A la entrada de las fallas, B el sensor de nivel del tanque principal y C el secundario, la salida es la válvula del tanque principal.

La segunda tabla nos muestra lo mismo que la primera, solo que la salida es para el llenado por medio del tanque de condensado.

Es la salida de señal de fallas, sea cual sea la falla, se bloqueará el circuito principal.

Esta tabla muestra la salida para la falla de encendido, con las variables A como sensor de flama y B como sensor de gas.

Esta tabla muestra la salida para la falta de gas, con las variables A como sensor de flama y B como sensor de gas.

Recordar que en presencia de gas o flama los sensores están en 0 lógico, y los sensores de nivel están en 1 lógico si están llenos.

5. EVIDENCIA DE TAREAS EN LABORATORIO:

Editado en Camtasia versión 9.1.

6. OBSERVACIONES:

1. Al hacer los impresos, debido a que la separación de las pistas era muy pequeña, se presentaron problemas de cobre uniendo pistas que no debían estar juntas, de manera que se procedió a limpiar cada contorno y a revisar pista a pista que estas no chocaran.

2. Algunas puertas lógicas se dañaron por el problema antes mencionado, se procedió a cambiarlas.

3. Al armar por primera vez el circuito, todas las salidas estaban invertidas, ya que no se habían medido los sensores y sus salidas digitales.

7. CONCLUSIONES:

1. Al terminar la sesión, Se logro aplicar la electrónica digital/combinacional a un caso real, de manera que se resolvió y se familiarizo mejor con el uso de compuertas lógicas en diversos campos.

2. Se logro armar un circuito impreso que logro resolver el problema planteado, el circuito esta echo de manera que pueda ser usado en proyectos futuros.

3. Se logro crear la maqueta que representaba el funcionamiento del circuito propuesto, de manera que nos permitía enseñar a los demás su funcionamiento de manera sencilla.

8. FOTO GRUPAL:

Laboratorio N°3

Circuitos Digitales.

Laboratorio N°3:

Sensores y actuadores digitales.

1. COMPETENCIA ESPECIFICA DE LA SESIÓN:

• Conocer el funcionamiento de los Sensores digitales.
• Conocer el funcionamiento de los Actuadores digitales.
• Diseñar un sistema de Automatización.

2. MARCO TEÓRICO:

2.1. Sensores y Actuadores Digitales:

2.1.1. Sensor de Agua:

Por diferentes razones, no es raro necesitar detectar si hay presencia de agua en un lugar. Puede ser porque queremos saber si ha habido un escape de agua, o para saber si hay condensación en una cierta zona, y muy frecuentemente nos viene bien conocer el nivel de un líquido en un depósito

En el mundo Arduino se comercializan unos detectores de agua muy baratos y simpáticos, que nos pueden servir para todas estas cosas, siempre y cuando seáis conscientes de que la calidad de estos detectores baratos es limitada.

2.1.2. 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. Esta luz puede ser detectada por un sensor óptico, y ser capturado por las entradas digitales y las entradas analógicas de Arduino.

La llama es un fenómeno de emisión de luz asociado a los procesos de combustión.
Este sensor se encuentra muy frecuentemente encapsulado con un soporte y un potenciómetro para ajustar la sensibilidad, por poco dinero. Incluso se vende en formato múltiple, con varias cabezas apuntando en distintas direcciones

2.1.3. Sensor de sonido:

El sensor de sonido KY-038,es un tipo de sensor tiene montura Keyes para facilitarnos el montaje.

1. En el centro tenemos la conexión a 5V y a GND (+ y G).
2. D0 es una salida digital que actúa a modo de comparador. Si el sonido captado por el micrófono supera un determinado nivel se pone a HIGH.
3. A0 es una salida analógica que nos da un valor entre 0 y 1023 en función del volumen del sonido. 

Además tenemos dos LEDs, uno que nos indica si hay alimentación en el sensor y otro que se ilumina si D0 está a HIGH.

2.1.4. Sensor de proximidad:

Un detector de obstáculos infrarrojo es un dispositivo que detecta la presencia de un objeto mediante la reflexión que produce en la luz. El uso de luz infrarroja (IR) es simplemente para que esta no sea visible para los humanos.

Los detectores de obstáculo suelen proporcionarse con una placa de medición estándar con el comparador LM393, que permite obtener la lectura como un valor digital cuando se supera un cierto umbral, que se regula a través de un potenciómetro ubicado en la placa.

2.1.5. Sensor de gas:

Los sensores de gas de la serie MQ son sensores analógicos por lo que son fáciles de implementar con cualquier microcontrolador.
Estos sensores son electroquímicos y varían su resistencia cuando se exponen a determinados gases, internamente posee un calentador encargado de aumentar la temperatura interna y con esto el sensor pueda reaccionar con los gases provocando un cambio en el valor de la resistencia. El calentador dependiendo del modelo puede necesitar un voltaje entre 5 y 2 voltios, el sensor se comporta como una resistencia y necesita una resistencia de carga (RL) para cerrar el circuito y con este hacer un divisor de tensión y poder leerlo desde un microcontrolador.

2.1.6. Sensor Magnético:

Un sensor magnético, en este caso uno de apertura, es un sensor con un encapsulado con un reed switch adentro, y con un imán en otro encapsulado separado.

Un reed switch es un elemento que consta de una capsula de vidrio conteniendo un par de contactos metálicos en su interior y un par de terminales que permiten acceder a conectar dichos contactos. Estos contactos normalmente están eléctricamente aislados el uno del otro. Cuando un campo magnético de la magnitud adecuada se acerca, estos contactos se cierran. Existen reed switches NA, NC y combinado (C, NA y NC).

2.1.7. Módulo Relay:


Un relé es un interruptor que podemos activar mediante una señal eléctrica. En su versión más simple es un pequeño electro-imán que cuando lo excitamos mueve la posición de un contacto eléctrico de conectado a desconectado o viceversa.

Por lo general los reles necesitan de baja potencia para excitar la bobina, pero un microcontrolador o una compuerta lógica se quedarían cortos, por lo que se usa el siguiente diagrama para apoyarlos.

3. PROBLEMA PROPUESTO:

Se pasó a analizar el siguiente circuito propuesto en el laboratorio.

Entonces se paso a analizar la tabla de verdad de la compuerta NAND.

Se vio que si las dos entradas estaban conectadas (tenian el mismo valor) se podia deducir que se comportaba como una compuerta NOT.

Por lo que se armo la siguiente tabla de verdad.

Entonces, por lo que se puede ver, el resultado final se comporta como si fuera una sola compuerta AND.

A continuación en la EVIDENCIA DEL LABORATORIO, al final del video se puede ver el circuito funcionando de manera real.

4. EVIDENCIA DE TAREAS EN LABORATORIO:

Editado en Camtasia versión 9.1.

5. OBSERVACIONES:

1. Algunos cables pin a pin empleados en el laboratorio no entraban de manera correcta en las tomas de tensión del módulo, por lo que se procedió a ubicarlos de manera que no se salgan a la hora de mover los sensores, pero que tampoco dañase las tomas de los módulos.

2. El sensor de gas parecía estar alterado, ya que en ocasiones funcionaba pero su salida reaccionaba de manera muy retardada.

3. Se procedió a realizar las conexiones de todos los sensores de manera cautelosa, para evitar una polarización inversa o un corto a sus salidas.

6. CONCLUSIONES:

1. Al terminar la sesión, Se logro conocer acerca de diversos tipos de sensores digitales, su funcionamiento y el como emplearlos en el ámbito laboral o cotidiano.

2. Reconocimos los diversos tipos de modelos que un sensor puede llegar a tener, investigamos sus conexiones y sus principios de funcionamiento, por ejemplo, el modulo relé, que tiene modelos con mas salidas y con entradas que permiten separar la alimentación del circuito de control y el del mismo relé.

3. Se logro realizar el ejercicio propuesto del laboratorio, entendiendo el como es que funciona una compuerta NAND y como podríamos usarla como una compuerta NOT.

7. FOTO GRUPAL: