ACTIVIDAD CENTRAL Unidad 1. Flip-Flops RS

Nombre de la actividad: Control de mecanizado (Corte y perforacin) con Flip-Flop RS

Figura1. Escenario de actividad sistema de control de mecanizado (corte y perforacin)Objetivo

a. Identificar el funcionamiento y de un circuito electrnico secuencial Flip-Flop tipo RSb. Identificar y analizar los diagramas de tiempo y circuitos combinacionales de los circuitos secuenciales.c. Realizar aplicaciones con flip-flop

Situacin

La planta de fabricacin de equipamiento deportivo cuenta entre sus procesos de mecanizado con el proceso de corte y taladrado para la fabricacin de mancuernas. En este proceso una barra cilndrica de aluminio debe ser taladrada y cortada teniendo en cuenta especificaciones de longitud de corte y profundidad de taladrado, las cuales son aseguradas por sensores de posicin. Se debe implementar un circuito electrnico de control basado en Flip-Flops RS que permita ejecutar el proceso correctamente.

Descripcin del Proceso

Proceso corte y taladradoConvenciones proceso

1. Pulsador de inicio2. Motor3. Sensor 1 (S1)

4. Sensor 2 (S2)

5. Sensor 3 (S3)

6. Taladro

7. Cilindro de taladro

8. Sierra

Figura2. Componentes escenario sistema de corte y taladradoa. Los Rodillos Gua impulsados por el Motor (2) conducen la barra cilndrica hasta ser detectada por el sensor de posicin s1 (3), en este momento el Motor (2) debe parar su marcha. b. Cuando el sensor de posicin s1 (3) detecta la barra cilndrica en posicin se enciende el Taladro (6) y el cilindro de taladro (7) hacia adelante (+).c. El sensor de posicin s2 (4) detecta el final del recorrido del taladro, en ese momento se debe detener la marcha del cilindro taladro (7) hacia adelante (+) y colocar en marcha hacia atrs (-) con el taladro an encendido.d. El sensor s3 (5) detecta el retorno del cilindro taladro (7), en este momento el cilindro taladro (7) y el taladro (6) deben detenerse.

e. Cuando el sensor s3 (5) detecta el retorno del cilindro taladro (7) debe encenderse la sierra (2) que bajar haciendo el corte de la pieza. Cuando el sensor s1 (3) deje de detectar la barra cilndrica es porque esta ha sido cortada por lo tanto debe parar el trabajo de la sierra (2) y comienza el proceso de nuevo.

En el siguiente diagrama de tiempos se representa de forma cronolgica el proceso

Temas asociados

Sistemas digitales Sistemas secuenciales sncronos y asncronos

Latches (cerrojos electrnicos)

Flip-Flops (bsculas electrnicas)

Entregas

Usted debe entregar el documento gua (pgina 3) con el circuito esquemtico de la solucin.Una vez finalizado, comprima el archivo en formato zip o rar, dando clic derecho al archivo, Enviar a, Carpeta comprimida. Luego envelo a su facilitador a travs del medio utilizado para tal fin en el curso.

DOCUMENTO GUA

Diseo del Circuito de Control con Flip-Flops para el desarrollo de la aplicacin. El diseo lo realizaremos por fases, cada una aportara elementos y componentes parciales para el diseo definitivo.

a. Fase 1: En esta fase se disear el circuito de control para transportar la barra cilndrica hasta la posicin de corte, se debe controlar el Motor gua y detenerlo en el momento que la barra se encuentre en posicin (detectada por s1). Recuerde que el circuito de control se debe realizar usando Flip-Flops RS

Figura3. Elementos fase 1

Diagrama de tiempo de la primera fase

Descripcin:

El proceso inicia cuando se presiona el pulsador S(1), en ese momento debe dar marcha el Motor(2) para desplazar la barra cilndrica. Cuando el sensor s1(3) detecta la barra cilndrica en posicin se debe detener la marcha del Motor(1)Realizar esquema fase 1

En esta primera parte lo podemos solucionar con un latch RS, en el cual el motor se activa cuando se pulsa el interruptor S en este caso el latch se pone en estado Set, Despues de un cierto tiempo al soltar el pulsador S regresa a estado bajo pero al estar el sensor s1 a nivel bajo el motor permanece encendido (el latch no cambia de estado). Seguidamente cuando el sensor s1 detecta un cilindro pasa a un nivel alto el cual es detectado por el latch y lo coloca en estado Reset Apagando el motor (la salida Q pasa a un nivel bajo).

b. Fase 2: En esta fase se taladrar la barra cilndrica. Dos sensores de posicin determinarn la profundidad del orificio realizado

Figura4. Elementos fase 2

Diagrama de tiempo de la segunda fase

Descripcin

Al encontrarse la barra cilndrica en posicin detectada por sensor s1(3) se enciende el Taladro(6) y se inicia carrera de cilindro taladro(7) en sentido positivo. Cuando el sensor de posicin s2(4) detecta final de recorrido de Taladro(6) se debe cambiar el sentido de de desplazamiento del cilindro taladro(7).

El sensor de posicin s3(5) detectar el retorno del cilindro taladro(7), en ese momento este se debe detener al igual que el Taladro(6).Realizar esquema de fase 2

Para encender el taladro se hace de forma similar a como se hizo en el Esquema del motor, solo que en este caso se usa un latch activado a nivel bajo para cumplir con el diagrama de secuencia. Al activarse S1 se enciende el taladro el cual se desactiva cuando se detecta el estado alto del sensor S3, pero como despues de este tiempo tanto el sensor S1 como S3 permanece en estado alto se debe usar el latch activo bajo para no generar la condicin no valida como si ocurriera si se usara un latch activo alto.

Para activar el cilindro (+) no se puede realizar con un solo latch ya que el sensor S1 despus de activar el cilindro(+) no se vuelve a desactivar, y ser S2 quien se encargue de desactivarlo sin embargo el tiempo en que se activa S2 es muy corto y al tratar de realizar la activacin del cilindro con un solo latch no es posible porque no se cumplen algunas reglas, por ejemplo dejar la entrada set activada y a su vez buscar que el latch cambien activando o desactivando la entrada reset pero manteniendo la entrada set activada (viola el funcionamiento del latch por lo tanto se usaron dos latch D y una compuerta or exclusiva la cual permite que el cilindro se active cuando S1 se actives y se mantendr as hasta que el sensor S2 se active y detenga el cilindro en este caso S2 se activa un pequeo intervalo de tiempo y regresa a un nivel bajo pero eso no importa pues el lacth detectara este cambio y se mantendr con la salida en alto. las entradas enabled de los latch son puestas siempre a un nivel alto.

Para el cilindro no se presenta el problema anterior ya que se activara con S2 la cual rpidamente volver a un nivel bajo y detectara el nivel alto S3 el cilindro se desactiva pues el latch pasa a reset y su salida a un nivel bajo.

c. Fase 3: En esta fase se realizar el proceso de corte de la barra cilndrica con la sierra e iniciara de nuevo el proceso de forma automtica.

Figura5. Elementos fase 3

Diagrama de tiempo de la tercera fase

Descripcin Cuando el sensor de posicin s3(5) detecta el retorno del cilindro taladro(7) se enciende la sierra(8) para realizar el trabajo de corte.

El sensor de posicin s1(3) determina el final del corte al caer la porcin de cilindro cortada, en este momento debe detenerse la sierra(8) e iniciar el proceso de nuevo.

Realizar esquema fase 3

S3 activa la sierra y S1 la desactiva sin embargo no se puede usar un solo lacth ya que como se ve en el diagrama de tiempo cuando se activa S3 ya S1 est activado y si usamos estas como seales de entrada a un solo lacth SR se producir una salida no valida o simplemente el latch no cambiara de estado por lo cual es necesario usar ms de un latch y compuerta tal y como se hizo para el caso del cilindro. En este caso usamos dos latch D y una compuerta and, Como se observa la sierra se activa solo cuando S3 y S1 estn activados a la vez segn el diagrama de tiempo y se desactiva cuando S1 pasa a un nivel bajo.

El diagrama general del sistema seria el siguiente al unir todas las partes:

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