En este tema, vamos a ver qué es y qué podemos hacer con un dispositivo que construido de forma muy compacta, lo podemos programar con cierto software para que realice unas determinadas tareas de forma autónoma.
El dispositivo que veremos es de la casa Siemens y el lenguaje que usaremos es LOGO, mediante el programa LOGOSOFT, que se encargará de simular y "volcar" nuestro programa al dispositivo. En la parte izquierda tenemos las entradas de alimentación, que trabaja en el rango 110-250 voltios y las entradas digitales desde I1 a I8. Además, este dispositivo tiene las siguientes características:
La manera de entender este dispositivo es ponerlo en marcha con tareas sencillas para ver cómo funciona y entender su utilidad. Iremos, como es lógico, de menos a mayor complejidad. Se requiere conocimientos de electrónica digital Tareas.
Realizar tabla de verdad, karnaugh , circuito lógico y simular en Logosoft las siguientes actividades:
Ejercicio 1 Una alarma tiene 4 detectores localizados en puertas y ventanas, que llamaremos A, B, C y D. La alarma suena si: a) Se activen al menos 3 detectores. b) Si sólo hay dos detectores activados, se puede optar por activar o no la alarma ( tú lo decides ) c) NO se activa para un único detector o ninguno con la excepción de la combinación A=0, B=0, C=0 y D=1.
Ejercicio 2 Una habitación tiene 3 interruptores para el encendido-apagado de una lámpara. La bombilla estará encendida si el número de unos es par y apagada si el número de unos ( activación de los interruptores ) impar. Diseña el circuito
Ejercicio 3. Un sistema electrónico trabaja con temperaturas elevadas, de forma que un incremento excesivo puede provocar una avería importante en el mismo. Diseñar y simular en logosoft, el circuito que realice las siguientes operaciones al leer un bus de 4 cables ( por donde recibe la información de la temperatura )
Un sistema contador de 4 entradas ( a, b, c y d ) cuenta desde el 0 hasta el 15, en intervalos de 2 segundos, de forma que para pasar de un número al siguiente pasan 2 segundos. Diseñar un circuito que controle las luces de un semáforo, de forma que desde el 0 hasta el 6 incluido se encienda la luz verde. En el 7 y el 8 se encienda la luz ámbar y para el resto de números, se encienda la luz roja. Hay que tener en cuenta que el circuito con menos puertas tiene mayor puntuación.
Ejercicio 5. El hijo del técnico de ascensores de la torre Trump de 8 años, tiene pánico al nuevo presidente de la USA, por lo que , el padre, para hacer que venga a verle, decide poner un sistema en el ascensor, por el cual, cuando el ascensor privado de Trump baja del piso 32, se active una luz roja y el niño, al verla, pueda salir zumbando por la 5º Avenida. Tener en cuenta que la torre tiene 58 plantas. Diseñar el circuito
Ejercicio 6. Los display están constituidos por leds internos ( Una barra por led) y suelen ser configurados en cátodo común. Por tanto, para activar la barra inferior, tenemos que alimentar el terminal de esa barra y conectar la masa. hay que poner una resistencia limitadora de corriente. Diseñar un circuito decodificador binario decimal desde el 0 hasta el 7.
Ejercicio 7. Un toldo de un porche tiene un motor que posibilita la apertura y recogida del mismo. Además cuenta con tres tipos de sensores, que son. a) Sensor de luz ( con una LDR ) de forma que cuando hay mucha radiación solar, da orden al toldo para que se abra b) Detector de lluvia. Este se encarga de avisar al motor en caso de que llueva c) Detector de viento. Un anemómetro instalado junto al toldo da orden de recoger si la velocidad alcanza un determinado valor Diseñar el circuito para montarlo en logosoft
Ejercicio 8. En una granja, tenemos un pozo de agua potable , un deposito principal sobre superficie ( a 4 metros ) y otro secundario para otra nave a 6 metros de altura. Diseñar un sistema. Para extraer el agua del pozo se usa una bomba (B1 ) y para llevar agua desde el deposito principal al secundario se usa otra bomba (B2 ). Los depósitos tienen dos sensores cada uno de lleno y vacio. Diseñar el circuito de forma que:
Ejercicio 9 En la figura siguiente tenemos que resolver un sistema de aperturas de dos barreras para un garaje en sótano de forma que tenemos que aplicar el criterio de " primero dejen salir". Los sistemas que tenemos que controlar son:
Casos:
Anteriormente hemos visto sistemas donde la salida es función exclusivamente de los valores que toma la entrada, pero hay situaciones donde el valor que tome la salida va a depender de los que valía ésta anteriormente, o sea, si llamamos Q(t ) al valor de la salida en el instante t, su valor va a depender de lo que valía anteriormente, o sea , depende de Q(t-1 ). A este tipo de circuitos se les denomina sistemas secuenciales. Se introduce un elemento muy importante en este tipo de sistemas que es la re-alimentación, por el cual, el valor de la salida se vuelve a entrar en el sistema. Veremos un esquema para crear una idea general. Tenemos por un lado de izquierda a derecha, una entrada que entra en el 1º sistema ( Toma de decisión ) donde se generan una serie de valores para que el sistema de procesos trabaje y genere una salida. De la salida se toma una seña´por medio de unos sensores y se vuelve a entrar por un bloque ( Comparador ) para que esa señal, junto a la entrada, se vuelva a introducir en el bloque de toma de decisión y se genere una nueva señal para el sistema de procesos. A esa toma de la salida que entra de nuevo se denomina Realimentación. Veremos un sistema secuencial sencillo y un método para poder analizar y desarrollar los diferentes problemas que vamos a proponer en este blog. En este modelo tenemos los siguientes elementos:
¿ Cómo se está comportado ese sistema ?
La diferencia de un combinacional a un secuencial radica en que cuando la X=1, la salida era 0 o 1 en el combinacional, pero en este que vemos ahora, la salida puede ser tanto 0 como 1 ( ver gráfico de Moore ). Si tenemos un sistema con 2 salidas ( Q1 y Q2 ) tendríamos otras dos variables en un instante anterior [ q1 (t-1 ) y q2 (t-1) ] y , por tanto, nuestro modelo de Moore va a tener 4 circuitos representando los 4 estados posibles.
¿ Cómo representamos los estados ?
La manera de "crear " estados estables para partir de ellos en las transiciones , es mediante los circuitos biestables ( RS, JK, D, T, etc ). De ellos veremos el JK para nuestro desarrollos.
Es un circuito ( ya integrado ) cuya conexión de puertas, símbolo y tabla de la verdad se muestran en la siguiente imagen: A modo aclaratorio tenemos que:
Usando un biestable JK, construir un circuito que alimente la bombilla de un intermitente.
Importante:
1º Para realizar las prácticas con biestables JK, es conveniente primero hacerlo con el programa logic.ly.
2º Una verificado, montar un biestable JK en logosoft y comprobar que responde según las combinaciones posibles. Mostramos el esquema.
3º El archivo se puede descargar en JK en logosoft
Ejercicio 11: Diseñar un circuito que , usando un solo pulsador, active o desactive una lámpara. Resolución. En este caso, tenemos una entrada que normalmente está abierta, esto es, el pulsador sin activar entra un cero en el sistema. Al pulsarlo, cambia el estado de la bombilla. Tenemos por tanto, una entrada y una salida. Pasamos a hacer la tabla de la verdad: Como podemos comprobar, si el pulsador no actúa ( p=0) tenemos como salida, el valor que había antes Si se pulsa, el estado pasa a su estado anterior. La tabla siguiente muestra el funcionamiento Vamos a representar el diagrama de estados , donde vemos que ocurre el cambio cuando tenemos una entrada de 1. diagrama estados del pulsador Lo siguiente, ( para crear el sistema de estados estables ) es utilizar nuestros biestables JK. Éstos los tenemos que incorporar a la tabla anterior. De ello tenemos el siguiente resultado:
Pulsador | Q (anterior) | Q posterior | J | K | Salida |
0 | 0 | 0 | 0 | X | 0 |
0 | 1 | 1 | X | 0 | 1 |
1 | 0 | 1 | 1 | X | 1 |
1 | 1 | 0 | X | 1 | 0 |
Se observa que la Salida coincide con el estado Q posterior, por tanto, S = Q Podemos simplificar por Karnaught cada una de las variables J y K, pero en este caso, al tener solo dos entradas ( Pulsador y Q anterior ) las sacamos directamente, esto es: y para la entrada K tenemos Nuestro sistema ya está hecho y lo podemos montar en logicly: Importante. Utiliza la simplificación por Karnaught y verás en qué se queda el circuito
Ejercicio 12 a: Diseñar el control de las luces de un semáforo de forma que se encienda el Rojo, luego verde y después amarillo. El ciclo se repite indefinidamente. Tenemos este ejercicio resuelto en la sección Ejercicios con biestables JK
Ejercicio 12 b: Controlar las luces de un semáforo de forma que la secuencia de encendido y apagado sea la siguiente:
Ejercicio 15:
Resolver el problema 8 usando biestables JK de forma que se evite el arranque-paro cuando el agua baja un poco del nivel alto ( al abrir el grifo ). Como la idea es mostrar la ventaja de los biestables, vamos a simplificarlo, de forma que tenemos el pozo y el depósito alto. Este problema también está resuelto en Problemas con biestables JK
Ejercicio 13:
Para abrir una caja fuerte, contamos con un sistema clave-temporal, de forma que tenemos que entrar un dígito de entrada en un tiempo establecido. Si la secuencia no es la correcta , sonará una alarma. Si es correcta, se abrirá la caja. El pulsador A que entra los datos, entra un 1 lógico si está pulsado y un 0 si no se pulsa. Además se cuenta con un interruptor general B que pone el sistema en marcha. Si B está apagado, el sistema no funciona (esto evita que salte sin entrar datos). La clave es 1 1 0 1. Si en el instante de lectura, el dato de entrada no es correcto, se pasa del estado correspondiente al estado inicial. Realizar las siguientes tareas:
Podéis ver los ejercicios 12 y 13 resueltos en la siguiente página: Problemas con biestables JK
Resolución de Ejercicios resueltos de LOGO
2º Bloque: Problemas con temporizadores
Diseño PCB Principios básicos de antenas