MANUAL DE PRÁCTICAS - BAIXARDOC

MANUAL DE PRÁCTICAS MODULO 1: DIAGNOSTICA EL ESTADO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS, ELECTRÓNICOS Y ELEMENTOS MECÁNICOS MIDIENDO LAS VARIABLES DE COMPONENTES EN SISTEMAS MECATRÓNICOS

SUBMÓDULO 3: Prueba circuitos electrónicos digitales para sistemas de control 96 horas

17-2-2014

FEBRERO 2014 2014

NOMBRE: _______________________________________________________________________

Grupo: ________

No. LISTA: ___________

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COLEGIO DE ESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADO DE PUEBLA

CECyTE VENUSTIANO CARRANZA

CLAVE: 21ETC0018S

Calle Flores Magón Esq Filemón Jiménez Márquez Col. Las Granjas, Venustiano Carranza, Puebla

C.P. 73040

Tel. (746) 8810768 http://vcarranza.cecytpue.edu.mx

Contenido

1. Uso del protoboard ............................................................................................................................. 4

2. Construcción de una punta de pruebas lógicas .................................................................................. 8

3. Sistemas digitales y principios básicos. ............................................................................................. 12

4. Algebra de Boole. .............................................................................................................................. 19

5. Mapas de Karnaugh. ......................................................................................................................... 25

6. Multiplexor y demultiplexor ............................................................................................................. 35

7. Circuitos combinatorios .................................................................................................................... 40

8. Decodificador BCD 7 segmentos (protoboard) ................................................................................. 44

9. Temporizador 555 ............................................................................................................................. 50

10. Flip-Flop. ........................................................................................................................................... 55

11. Temporizadores y flip-flops (simulador) ........................................................................................... 60

12. Control de motores ........................................................................................................................... 66

13. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS: ........................................................................................................ 70

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INTRODUCCIÓN

Un sistema digital es un conjunto de dispositivos destinados a la generación, transmisión, procesamiento o almacenamiento de señales digitales. También un sistema digital es una combinación de dispositivos diseñados para manipular cantidades físicas o información que estén representadas en forma digital; es decir, que sólo puedan tomar valores discretos.

El término: Digital

Se refiere a "cantidades discretas" como la cantidad de en un una sala, cantidad de libros en una , cantidad de autos en una zona de estacionamiento, cantidad de en un supermercado, etc.

Los Sistemas digitales tienen una alta importancia en la tecnología moderna, especialmente en la computación y sistemas de control automático.

Para el análisis y diseño de sistemas digitales binarios se utiliza como herramienta el álgebra de Boole y se divide de la siguiente manera:

Sistemas digitales conbinacionales: Aquellos en los que sus salidas sólo depende del estado de sus entradas en un momento dado. Por lo tanto, no necesita módulos de memoria, ya que las salidas no dependen de los estados previos de las entradas.

Sistemas digitales secuenciales: Aquellos en los que sus salidas dependen además del estado de sus entradas en un momento dado, de estados previos. Esta clase de sistemas necesitan elementos de memoria que recojan la información de la 'historia pasada' del sistema.

Para la implementación de los circuitos digitales, se utilizan puertas lógicas (AND, OR y NOT), construidas generalmente a partir de transistores. Estas puertas siguen el comportamiento de algunas funciones del booleanas.

Según el propósito de los sistemas digitales se clasifican en: a) sistemas de propósitos especiales y b) sistemas de propósitos generales. Estos últimos permiten el cambio de su

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comportamiento mediante la programación de algoritmos de soluciones de problemas específicos.

En la técnica digital solamente existen dos posibles valores de la señal y si bien son solo dos, hay varias maneras de representarlos. En la siguiente tabla se muestran los diferentes tipos de interpretaciones.

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NÚMERO DE LA PRÁCTICA 1

NOMBRE DE LA PRÁCTICA Uso del protoboard NOMBRE DEL ALUMNO

GRUPO FECHA

HABILIDADES A DESARROLLAR

Desarrollar las habilidades sobre el uso de la tablilla de protoboard en la prueba de circuitos electrónicos digitales.

COMPETENCIA DISCIPLINAR: Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas.

COMPETENCIA GENÉRICA: Identifica los sistemas y reglas o principios medulares que subyacen a una serie de fenómenos.

MARCO TEÓRICO

La principal característica es la presencia de una enorme cantidad de perforaciones separadas entre sí por un décimo de pulgada cantidad considerada estándar para la separación de las terminales de los circuitos integrados. Esto facilita la inserción de estos dispositivos a un con otros componentes.

En el interior de la tablilla existen delgadas láminas que conectan las líneas verticales de puntos. Así el punto A se encuentra unido al B y así sucesivamente hasta el punto E, de modo que si conectamos las terminales de otros componentes auxiliares es como si lo conectáramos directamente al circuito integrado. Y lo mismo con el resto de las terminales restantes del circuito integrado (ver figura 1).

Fig. 1 Tablilla Protoboard

Esta laminilla conecta eléctricamente los dispositivos insertados en ella. Por lo que un protoboard ofrece la ventaja de elaborar circuitos experimentales (ver figura 2).

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Fig. 2 Elementos internos

TECNICAS DE ALAMBRADO

Basándose en el desarrollo de proyectos, prácticas y demás circuitos por realizar durante la práctica en laboratorio, se tiene que tener en cuenta los siguientes factores para un buen funcionamiento del mismo.

TIEMPO. Por muy sencillo o complejo sea la práctica que se va ha realizar se tiene que tomar un tiempo para desarrollarla

con detenimiento, para evitar lo siguiente: Errores en construcción: Cortos, falsos contactos, errores en el alambrado. Errores en el diseño: Aunque esté alambrado correctamente, se puede tener fallas en el concepto

básico de la práctica. Necesidad de adiciones: No se tiene hasta que se prueba la necesidad de añadir demás elementos

para el funcionamiento correcto.

Para evitar tener que identificar y arreglar fallas en circuito a probar, o rediseñar se tiene que tomar uno el tiempo necesario para hacerlo bien desde un principio.

PROCEDIMIENTOS BÁSICOS. Una de las maneras más básicas para tener un correcto funcionamiento en la práctica por realizar son:

Asumir que se van hacer modificaciones: Siempre que se hacen correcciones en el diseño, arreglando fallas en el alambrado, adicionando circuitería extra, cambiando los valores de los componentes, o conceptos de reingeniería, se tiene que escoger el mejor método que permita hacerlo, dejando bastante espacio en el protoboard para trabajar.

Identificar todos los pins en CI’s: Aunque se tenga la identificación de los pins en la hoja de práctica del circuito ha realizar, se tiene que consultar en los libros de especificaciones del fabricante (data books), para un correcta conexión tomando en cuenta los voltajes de alimentación, conexiones a tierra, pulsos de reloj, resets, enables, entradas y salidas. Cualquier pin no utilizado o compuerta extra debe ser conectada a tierra o dejarlas desconectadas.

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MATERIALES EQUIPO O HERRAMIENTA

1 Led verde Tablilla protoboard

1 Led rojo Fuente regulable

1 Led amarillo

3 Resistencias de 1 KΩ

3 Resistencias de 330 Ω

PROCEDIMIENTO

1. Conectar los elementos según el esquemático proporcionado por el docente. 2. Alimentar el protoboard según sus terminales. 3. Alimentar el circuito cuando lo indique el docente. 4. Realizar mediciones básicas

5. Comprobar continuidad en el circuito montado.

Aterrizar los CI’s: Esto significa poner un capacitor de cerámica de 0.01 a 0.1mF de la fuente de +5V a tierra, para evitar que se introduzca ruido de la línea, ocasionando fallas repentinas.

Hacer buenas conexiones de la fuente de alimentación y tierra: Un alambrado débil en la conexión de circuito a circuito no es lo suficiente. Tener un alambrado más robusto en cuanto a mejor calidad de alambre y distribución en el protoboard para la fuente y tierra es lo mejor.

Mantener por separado la circuitería digital de la análoga: La conmutación digital, especialmente en los buses de microprocesadores puede introducir tipo de ruido y basura a la circuitería análoga o circuitería de audio.

No siempre el CI está dañado: Cuando un proyecto no funciona, lo primero a deducir es que el circuito integrado está dañado, no siempre es esto. En práctica, la mayoría de los circuitos están a prueba de fallas (mal alambrado, fuente equivocada), soportando un gran abuso. En lo que si se tiene que tener cuidado es en la estática. El problema por lo general se encuentra en otra parte.

No usar ningún tipo de silicón para aislar circuitería: Este tipo de componente es comúnmente usado, pero no es un aislante. Tendrá fuga de pequeñas corrientes, que no importan en circuitería lógica, pero si en circuitería análoga de alta impedancia.

Construir primero una parte : Cuando se tiene que construir una circuitería muy compleja o hacer varias idénticas, es recomendable empezar por una parte y luego sucesivamente las demás, para evitar errores de alambrado.

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DIBUJOS O ESQUEMAS

CONCLUSIONES

Responde las siguiente cuestiones

¿Cuáles son las ventajas de usar un protoboard?

¿Cuáles son las desventajas de usar un protoboard?

Describe el uso correcto de un protoboard

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NÚMERO DE LA PRÁCTICA 1A

NOMBRE DE LA PRÁCTICA Construcción de una punta de pruebas lógicas

NOMBRE DEL ALUMNO

GRUPO FECHA

HABILIDADES A DESARROLLAR

Establecer las reglas sobre el de una punta de prueba digital.

COMPETENCIA DISCIPLINAR: Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas.

COMPETENCIA GENÉRICA: Identifica los sistemas y reglas o principios medulares que subyacen a una serie de fenómenos.

MARCO TEÓRICO

La Punta de prueba lógica se encuentra entre los instrumentos de diagnóstico más útiles en el campo de la electrónica digital. Ella permite detectar los niveles de voltaje presentes en un circuito digital.

Una punta de prueba ideal tiene las siguientes características: Facilidad de conexión al punto de prueba

Fidelidad absoluta de la señal que mide

Carga nula presentada a la fuente de señal Inmunidad completa al ruido

Facilidad de conexión al punto de prueba

Un requerimiento esencial para poder realizar una medición, es la capacidad de conectar la punta de prueba al punto que se está interesado medir. Con una punta ideal, uno sería capaz, además, de realizar esta conexión con facilidad.

Para circuitos en miniatura, tales como los de tecnología de montado de superficie (SMT) de alta densidad, la facilidad de conexión está brindada a través de cabezas de puntas de prueba miniatura y distintos adaptadores de extremos de puntas de prueba diseñados para este tipo de dispositivos. Estas puntas de prueba, sin embargo, son muy pequeñas para un uso práctico en, por ejemplo, circuitos de potencia industriales, donde es común tener altas tensiones y cables de referencia más largos. Para aplicaciones de potencia, se necesitan puntas de prueba más grandes con mayores

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márgenes de seguridad.

Del párrafo anterior debe quedar claro que no existe un único tamaño o configuración ideal de puntas de prueba para todas las aplicaciones. Por esta razón, se han diseñado puntas de prueba de distintos tamaños y configuraciones para cumplir con los requerimientos de conexión de distintas aplicaciones.

Fidelidad absoluta de la señal que mide

La punta de prueba ideal debe ser capaz de transmitir cualquier señal desde su extremo hasta la entrada del instrumento de medición (el Osciloscopio de rayos catodicos en general) con una fidelidad absoluta. Dicho de otra forma, la señal, tal como se manifiesta en el punto de prueba, debería ser replicada fielmente a la entrada del instrumento de medición.

Para ello, la circuitería de la punta de prueba debe poseer atenuación nula, ancho de banda infinito y fase lineal en todas las frecuencias. No solo se trata de requerimientos ideales imposibles de alcanzar en un esquema real, sino que además son imprácticos. Por ejemplo, no tiene sentido hablar de un ancho de banda infinito, si lo que se está midiendo son frecuencias de audio.

Carga nula presentada a la fuente de señal Cualquier dispositivo externo, como una punta de prueba en este caso, que se conecte a un punto de prueba, aparecerá como una carga adicional a esa fuente de señal. El dispositivo externo actúa como una carga al tomar corriente del circuito (es decir, de la fuente de señal). Esta nueva carga modifica la operación del circuito que se está midiendo, y por lo tanto modifica la señal original en el punto de prueba.

Una punta de prueba ideal presenta una carga nula a la fuente de señal o, dicho de otra forma, no toma corriente alguna de ella. Para que esto suceda, la punta de prueba debe tener impedancia infinita, cosa que no puede darse en la práctica. Una punta de prueba siempre tomará algo de corriente para poder generar una tensión a la entrada del instrumento de medición. Inmunidad completa al ruido Siempre existen fuentes de ruido en el medio ambiente, tales como tubos fluorescentes y equipos de ventilación de motores. Estas fuentes pueden inducir su ruido en circuitos y cables en sus cercanías, provocando que su ruido se sume a la señal original. Es por esta razón que un simple cable no se usa como punta de prueba, pues un cable es susceptible al ruido.

Una punta de prueba ideal es inmune a cualquier fuente de ruido y por lo tanto la señal que entrega a la entrada del instrumento de medición no agrega ruido a la señal que mide, más allá del que la señal ya tenía en el punto de prueba.

MATERIALES EQUIPO O HERRAMIENTA

1 Resistor de 330 W. 1 LED

Un caimán con alambre insulado negro.

Una pluma sin tintero.

Cautín

, Fuente de voltaje ( 5 V DC ) Desoldador

Pinzas de punta

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