Manual Practicas Sistemas Logicos

MANUAL DE PRCTICAS DEL LABORATORIO DE SISTEMAS LGICOS

PRCTICA 1. PRINCIPIOS DE LAS COMPUERTAS LGICAS DIGITALES OBJETIVOS Conocer y clasificar las principales compuertas lgicas comerciales. Diferenciar las tecnologas TTL y CMOS MARCO TERICO 1. TECNOLOGAS BIPOLARES (TTL) Y MOS (CMOS) 1.1. TTL Transistor - Transistor Logic. (emplea transistores BJT) Caractersticas:

- Velocidad de transferencia elevada - Tensiones de alimentacin limitadas (tpicamente 5V +/- 5%)

1.2. CMOS o MOS complementaria Utiliza transistores NMOS y PMOS Caractersticas:

- Menor consumo de energa que TTL. - Gran flexibilidad en las tensiones de alimentacin.

2. INTEGRACIN DE CIRCUITOS SSI: Small Scale of Integration, (unas pocas compuertas) MSI: Medium Scale of Integration, (hasta 100 compuertas) LSI: Large Scale of Integration, (de 100 a 1000 compuertas) VLSI: Very Large Scale of Integration, (Ms de 1000 compuertas) 3. NIVELES DE TENSIN Seales digitales 0 - VL (Tierra, Ground, GND, 0V)

1 - VH (VCC, VDD, 5V) Debido al ruido (interferencias electromagnticas) es necesario asignar a los valores VL y VH un pequeo margen de tensin alrededor de su valor nominal. 3.1. Tensiones TTL Tensin de alimentacin suele ser 5V VCC = 5V.

_____________________________________________________________________________ ITESM Campus Toluca CVH

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Parmetros bsicos del estndar de tensiones TTL:

Para las salidas: 0V 0,4 valor de nivel de tensin bajo VL garantizado por el fabricante para una salida (VOL). 2,4V 5V valor de nivel de tensin alto VH garantizado para una salida (VOH). Para las entradas: 0V 0,8 rango de valores aceptado para una entrada de nivel bajo VL (0 lgico VIL). 2V 5V rango de valores aceptado para una entrada de nivel alto VH (1 lgico VIH). 4. MARGEN DE RUIDO N.M. (Noise Margen) Es el margen de tensin que se tiene entre los niveles de tensin de entrada y salida de una puerta lgica, considerando un funcionamiento correcto. Definido matemticamente: NMH = VIH - VOH = VOH min - VIH min NML = VIL VOL = VIL max VOL max El margen de ruido es el mnimo de NMH y NML, y para que una tecnologa digital funcione, siempre ha de ser positivo. Para la tecnologa TTL NM = 0,4 V


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Si se excede margen de ruido, la salida de un circuito es impredecible. El margen de ruido que se le permite a una determinada tecnologa digital reduce la susceptibilidad a errores inducidos por ruido y mejora la fiabilidad de los equipos electrnicos digitales. 5. NIVELES DE CORRIENTE Son los valores de corriente de entrada y de salida que garantiza el fabricante de una determinada tecnologa digital. Se definen 4 niveles de corriente (para las entradas y para las salidas) ya sea teniendo un 0 un 1. IIH High-Level Input Current La corriente de entrada por una puerta cuando se aplica una tensin de nivel alto a esa entrada. Es una corriente positiva dado que entra hacia la puerta. IIL Low-Level Input Current La corriente de entrada por una puerta cuando se aplica una tensin de nivel bajo a esa entrada. Es una corriente negativa dado que sale de la puerta. IOH High-Level Output Current La corriente de salida por una puerta cuando establece un nivel de tensin alto en la misma. Es una corriente que sale y por tanto negativa. IOL Low-Level Output Current La corriente de salida por una puerta cuando establece un nivel de tensin bajo en la misma. Es una corriente que entra y por tanto positiva. El fabricante, para cada tecnologa digital, indica los valores mnimos, tpicos y mximos. Para que una tecnologa funcione: IOH min > IIH max y IOL min > IIL max 6. FAN-OUT Debido a la energa mxima que una compuerta puede absorber o consumir se impone un lmite en el nmero mximo de salidas que puede tener una puerta lgica. Es lo que se conoce como FAN-OUT (Ver figura 1). Para TTL el valor tpico es 10 y para CMOS. I = I1 + I2 + . + IN Para calcular el fan-out, se debe aplicar la siguiente expresin matemtica:

=

max IH

min OH

max IL

min OL

II,

IIminFan - Out


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Figura 1. Fan-Out.

7. RETARDO DE LAS COMPUERTAS LGICAS Siempre existe un retardo entre la entrada y la salida de cualquier circuito electrnico (retardo de propagacin) Ej. Inversor Ideal:

En realidad existe un retardo, tpd (propagation delay) retardo de propagacin.

Se puede modelar un inversor real como un inversor ideal en serie con un bloque de retardo de propagacin.


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A menudo, los fabricantes, distinguen entre el retardo de pasar de VL a VH y el de pasar de VH a VL La nomenclatura utilizada es: tpdLH y tpdHL 8. CONSUMO DE LAS COMPUERTAS LGICAS Es la potencia (Watts) disipada por el circuito

Normalmente la potencia esta limitada a un valor mximo para evitar la destruccin del dispositivo. hPotencia o Consumo esttico

P = VCC ICC hPotencia o Consumo dinmico Mayor frecuencia = Mayor consumo 9. SALIDAS EN DRENADOR Y COLECTOR ABIERTO Salida en drenador abierto MOS Salida en colector abierto TTL El usuario de debe encargar de aadir una resistencia externa para obtener un funcionamiento correcto del dispositivo. Ejemplo: Diagrama electrnico de una compuerta NAND de 2 entradas en tecnologa TTL (bipolar).


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Aplicaciones tpicas: Flexibilidad en el diseo con distintas tecnologas y distintas tensiones de alimentacin. Ejemplo:

Otra aplicacin tpica de este tipo de tecnologa de fabricacin es la implementacin de buses de datos. MATERIAL Y EQUIPO - 1 Compuerta 74LS04 - 1 Compuerta 74LS08 - 1 Compuerta 74LS32 - 1 Compuerta 74LS00 - 1 Compuerta 74LS02 - 1 Fuente de alimentacin - 1 Multmetro - 1 Punta lgica DESARROLLO 1. Buscar informacin sobre las compuertas lgicas comerciales que se indican en la tabla

1 y llenar los campos faltantes.


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TTL CMOS

Voltaje de alimentacin VOH VOL VIH VIL IOH IOL IIH IIL

Margen de ruido Fan-Out Retardo

Tabla 1. Valores tpicos para las tecnologas TTL y CMOS.

2. Probar prcticamente la tabla de verdad para cada compuerta de la tabla 2.

Esquema Tipo Matrcula

Not 74LS04

And 74LS08

Or 74LS32

Nand 74LS00

Nor 74LS02

Tabla 2. Compuertas lgicas ms comunes.

3. Calcule el valor de resistencia y disipacin de potencia cuando se conecta un LED a la salida de un inversor de colector abierto 74LS06, si la corriente demandada es 15mA. Notas: 1. La manera correcta de conectar una carga a una compuerta TTL es como es muestra en la figura 1.

Figura 1. Conexin de una carga para compuertas TTL.


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2. Las entradas de las compuertas TTL que no se conectaron son consideradas por lo general como unos lgicos, aunque pueden variar en cualquier momento y producir errores. Es altamente recomendable conectarlas a VCC o Tierra segn sea necesario. 3. Las entradas de las compuertas CMOS deben conectarse obligatoriamente ya sea a VCC o a Tierra, de lo contrario el dispositivo se puede daar. Esta tecnologa es altamente sensible a cargas estticas.


PRCTICA 2. DETECTOR DE NIVEL OBJETIVOS Aprender a realizar interfases TTL - Componentes analgicos. Implementar funciones booleanas utilizando las compuertas comerciales MARCO TERICO 1. SENSORES 1.1. Sensores pticos Este tipo de dispositivos a menudo son llamados fotodetectores. En este caso, la energa luminosa que entra al cristal de semiconductor excita a los electrones a niveles ms altos de energa, dejando huecos atrs. Posteriormente estos electrones y huecos se alejan unos de otros, conformando una corriente elctrica. Entre los principales fotodetectores se pueden encontrar y clasificar los siguientes: Fotoemisores, que emiten electrones cuando existe energa radiante que incide sobre

material sensible a dicha radiacin. Dentro de esta categora encontramos:

Fototransitores

LASCR (Light Sensitive Sillicon Controlled Rectifier)

Fotoconductores, que cambian su resistencia elctrica debido a la exposicin a energa

radiante. Ejemplos:

Fotoresistores

Fotodiodo

Fotovoltaicos los cuales generan un voltaje al exponerse a energa radiante. Ejemplo:

Fotoceldas

1.1.1. El Fototransistor


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El fototransistor es un dispositivo electrnico que genera energa elctrica a partir de energa luminosa. Funciona de manera muy semejante a un transistor comn, con la diferencia de que la corriente de base se obtiene por la incidencia de luz sobre una regin de base amplia y expuesta. El funcionamiento de un fototransistor es el siguiente: Al exponer el fototransistor a la luz, los fotones entran en contacto con la base del mismo, generando huecos y con ello una corriente de base que hace que el transistor entre en la regin activa, y se presente una corriente de colector a emisor. Es decir, los fotones en este caso, reemplazan la corriente de base que normalmente se aplica elctricamente. Es por este motivo que a menudo la terminal correspondiente a la base est ausente del transistor. La caracterstica ms sobresaliente de un fototransistor es que permite detectar luz y amplificar mediante el uso de un slo dispositivo.

Figura 1. El fototransistor.

La figura 1 muestra un fototransistor, La parte exterior del fototransistor est hecha de un material llamado epoxy, que es una resina que permite el ingreso de radiacin hacia la base del transistor El fototransistor se conecta en la configuracin de corte y saturacin para obtener niveles lgicos dependiendo de la presencia o ausencia de luz. 1.2. Sensores de temperatura. Son aquellos dispositivos electrnicos que convierten una seal calorfica en una seal elctrica. Existen diferentes tipos de sensores trmicos como: Termopar. Est constituido por dos alambres metlicos diferentes que, unidos,

desarrollan una diferencia de voltaje entre sus extremos libres que es aproximadamente proporcional a la diferencia de temperaturas entre estas puntas y la unin.

Termistor y RTD. Son elementos cuya resistencia varia conforme se modifica la

temperatura. Sensores semiconductores. Los hay del tipo de diodo o CI. Este tipo de dispositivos

varan su voltaje con respecto a la temperatura, la ventaja de los CIs es que su salida es lineal en un intervalo muy amplio.


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1.2.1. Sensor LM35 Los sensores LM35 son sensores de temperatura de precisin en circuito integrado (CI) cuya salida es linealmente proporcional a la temperatura en grados Celsius. Este tipo de sensores entregan 10 mV/C y su conexin solo consiste en polarizar el dispositivo tal y como se ve en la figura 2.

Figura 2. Conexin de un sensor de temperatura LM35.

2. COMPARADORES Los comparadores se construyen con amplificadores operacionales y generalmente su salida varia entre +Vsat. La figura 3 ilustra las terminales de un amplificador operacional.

Figura 3. Las terminales del amplificador operacional.

Un comparador en lazo abierto es bsicamente un amplificador operacional polarizado con dos seales en las terminales de entrada para ser comparadas. Existen dos tipos de comparadores dependiendo de la terminal que se utilice para introducir la seal a comparar. Si la seal se introduce por la entrada inversora el comparador es inversor y su comportamiento es el de la figura 4.

Figura 4. Comparador inversor.


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Si la seal se introduce por la entrada no inversora el comparador es no inversor y su comportamiento es el de la figura 5.

Figura 5. Comparador no inversor.

MATERIAL Y EQUIPO - Compuertas TTL - 1 Amplificador operacional LM324 - 2 Fototransistores - 2 LM35 - 1 Fuente de alimentacin - 1 Multmetro - 1 Punta lgica DESARROLLO 1. Resolver el problema dado y obtener la funcin de salida. 2. Implementarlo fsicamente usando el nmero mnimo de compuertas. Problema En una planta qumica existen cuatro tanques que contienen lquidos que estn siendo calentados. Se usan sensores de nivel de lquido para detectar cundo en los tanques A y B el nivel sube por encima de un nivel mximo prefijado, sensores de temperatura en los tanques C y D que detectan cundo la temperatura en esos tanques esta por arriba de un lmite. Supngase que las salidas de los sensores de nivel lquido A y B estn bajas cuando el nivel es satisfactorio y altas cuando llegan al nivel mximo. Las salidas de los sensores C y D son bajas cuando la temperatura es satisfactoria y altas en caso contrario. Disear un circuito lgico que detecte cundo el nivel en el tanque A o en el B es alto y al mismo tiempo la temperatura en cualquiera de los tanques C o D es alta (este no es un caso real, solo sirve como ejemplo).


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Sugerencia: Utilice como base el diagrama de bloques que se ilustra en la figura 6. Tome en cuenta que en el diagrama se consideran salidas altas de los sensores para las seales pticas y de temperatura evitando el uso de inversores en la lgica de compuertas.

Figura 6. Diagrama de bloques para el problema propuesto.


PRCTICA 3. Reduccin e implementacin de funciones utilizando mapas de karnaugh OBJETIVOS Reducir la funcin lgica para cada segmento en un decodificador BCD a 7 segmentos. Implementar las funciones booleanas utilizando el menor nmero de compuertas. MARCO TERICO 1. Reduccin mediante mapas de Karnaugh El mtodo que a continuacin se describe sirve para reducir funciones lgicas de monomios de cuatro variables. Para facilitar su comprensin se utilizar un ejemplo resuelto paso a paso. Ejemplo: La prctica dos de este manual consista de un problema de cuatro tanques controlados por nivel y temperatura. La condicin del problema es: encender una alarma si se sobrepasa el lmite del tanque A o del B y si se excede la temperatura del tanque C o del D. La solucin al problema que se obtuvo de manera intuitiva fue S = (A+B)(C+D). Qu sucede si queremos obtener la funcin en monomios de manera analtica? Una opcin es utilizar mapas de Karnaugh como se ilustra a continuacin. 1. Primero se realiza la tabla de verdad para las diecisis posibles combinaciones

producidas por las cuatro entradas.

ABCD S 0000 0 0001 0 0010 0 0011 0 0100 0 0101 1 0110 1 0111 1 1000 0 1001 1 1010 1 1011 1 1100 0 1101 1 1110 1 1111 1


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2. Despus se vacan los datos en una tabla de cuatro por cuatro ubicando cada uno o

cero en la coordenada que le corresponde por nombre y valor de la entrada (i.e. entrada A con valor 00, etc.)

AB

CD 00 01 11 10 00 0 0 0 0 01 0 1 1 1 11 0 1 1 1 10 0 1 1 1 3. Agrupe los unos de la tabla en paquetes que sean potencias de dos. Para saber si se

agrupo correctamente realice el siguiente clculo 2n; n = Entradas en el mapa nmero de entradas que forman la funcin, el resultado debe ser igual al nmero de unos que agrupo.

AB

CD 00 01 11 10 00 0 0 0 0 01 0 1 1 1 11 0 1 1 1 10 0 1 1 1 4. Obtenga la funcin parcial de cada grupo considerando solamente las entradas que no

cambian de cada agrupacin. Las entradas que corresponden tanto a filas como a columnas se consideran como tal si tienen el valor de uno, y como negadas si tienen el valor de cero.

Por ejemplo, para la agrupacin superior izquierda de la tabla se tiene el siguiente componente del monomio: BD Y el monomio total es: S = AC + AD + BC + BD 2. Desplegadores de 7 segmentos Los desplegadores estan compuestos de 7 leds rectangulares llamados segmentos. Cada segmento tiene una letra asignada, comienza con la a y termina con la f. Se enumeran en el sentido de las manecillas del reloj comenzando con el segmento superior. Existen dos tipos de desplegadores, los de nodo comn y los de ctodo comn, la diferencia es que los primeros se activan con niveles lgicos cero y los segundos con niveles lgicos uno. Para ilustrar su funcionamiento se utilizar un desplegador de ctodo comn, que internamente se vera as:


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Usualmente funcionan con 5V y una corriente de 12mA, las caractersticas exactas as como la asignacin de terminales se puede revisar en los manuales. Con un solo desplegador se pueden formar los nmeros decimales del 0 al 9 (se utilizan decodificadores BCD-7 segmentos) o los nmeros hexadecimales del 0 al F (utilizando decodificadores hexadecimal-7 segmentos). Si se desea obtener por ejemplo la tabla de un decodificador hexadecimal a 7 segmentos basta con escribir en cuatro columnas de entrada las16 posibles combinaciones binarias y en siete columnas de salida las 16 combinaciones correspondientes, tal y como se muestra a continuacin: Entradas Salidas Hex D C B A g f E d c b a 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 2 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 3 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 4 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 5 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 6 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 7 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 8 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 9 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 A 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 B 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 C 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 D 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 E 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 F 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1

Tabla 1. Decodificacin BCD/Hexadeciaml a 7 segmentos.


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Como se puede observar en la tabla 1 solo se enva a uno el segmento que se desea iluminar, de esta forma para desplegar un 8 se iluminan todos los segmentos, la palabra hexadecimal que se genera para la salida es FF o 7F. Ambas palabras tienen el mismo efecto cuando a es el bit menos significativo. 3. Implementacin con compuertas NAND La implementacin con compuertas NAND es muy utilizada para implementar monomios. Generalmente se utilizan compuertas CMOS por que tienen un mayor numero de entradas por dispositivo. Para ilustrar su uso se implementar el siguiente monomio. S = /BC + ABC + /A/C (La diagonal indica negacin) El circuito con compuertas NAND queda de la siguiente manera:

La razn es la siguiente: La salida de la compuerta 1 es: /(/BC) La salida de la compuerta 2 es: /(ABC) La salida de la compuerta 3 es: /(/A/C) La salida de la compuerta 4 es: / (/(/BC)* /(ABC)* /(/A/C)) Aplicando DMorgan a la salida tenemos: //(/BC) + //(ABC) + //(/A/C) Que simplificando es igual al monomio: /BC + ABC + /A/C MATERIAL Y EQUIPO - Compuertas TTL - 1 Dip Switch - 1 Desplegador de 7 segmentos - Resisitencias - 1 Fuente de alimentacin - 1 Multmetro - 1 Punta lgica


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DESARROLLO 1. Obtenga los siete mapas de karnaugh correspondientes a cada segmento para realizar un

decodificador BCD a 7 Segmentos a partir de la tabla 1. 2. Implemente los segmentos a, b y c utilizando compuertas NAND CMOS, utilize

aquellas cuyo nmero de entradas sea el ms adecuado. 3. Conecte los tres circuitos de segmentos como se ilustra a continuacin.

Circuito simplificado para tres segmentos del decodificador BCD- 7 Segmentos.


PRCTICA 4. Grabacin y lectura de una memoria RAM 6116 OBJETIVOS Aprender a leer y escribir un dato en una memoria RAM Utilizar correctamente los buffers para evitar corto circuito y aumentar la corriente. MARCO TERICO La memoria 6116 es una memoria de acceso aleatorio de 2k byconsta de once terminales (211=2048), el bit menos signifisignificativo es A10. El bus de datos es de 8 bits y va desde D0 haterminal de habilitacin (Chip Select), una que indica modo lectuescritura ( RD ), todas ellas son activas en bajo.

El bus de direcciones sirve como apuntador de la tabla y el de dael contenido de los campos, por ejemplo:

21 12 12 13

43210

En est tabla el bus de direcciones contiene el nmero 1, y el datoque pude ser ledo por el bus de datos. Si por ejemplo desea escribse pone este nmero en el bus de direcciones y un 8 en el bus de

_________________________________________________________ITESM Campus Toluca tes. El bus de direcciones cativo es A0 y el ms sta D7. Tiene adems una ra (WR ) y otra para modo

tos es para leer o escribir

Direccin

de esa direccin es 12, ir un 8 en la direccin 4,

datos.

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El bus de datos es bidireccional (I/0), es decir, por el salen y entran los datos, pero no simultneamente. En el momento en que entran los datos a la memoria se le llamar operacin de escritura y al momento en que salen operacin de lectura. El diagrama de tiempos de la operacin de lectura se muestra a continuacin.

Operacin de escritura tiene el siguiente diagrama de tiempos.

Los diagramas de tiempos muestran el orden en que se deben introducir las seales (address, CS, WE o OE) para escribir o leer adecuadamente una localidad de memoria. La siguiente tabla muestra la combinacin de estas seales para ambas operaciones.


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MATERIAL Y EQUIPO - Una memoria RAM 6116 - 2 Dip Switch - 1 Desplegador de 7 segmentos - 2 Buffers 74245 - Resisitencias - 1 Fuente de alimentacin - 1 Multmetro - 1 Punta lgica DESARROLLO Construya un circuito para escribir y leer datos en una memoria RAM 6116. Para facilitar la construccin de dicho circuito primero lea la siguiente explicacin. Cuando se ejecuta una operacin de grabacin se tienen niveles externos de voltaje a la entrada de las terminales (son los datos de entrada). Cuando se realiza la operacin de lectura tambin hay niveles de voltaje en las terminales, solo que ente caso son internos. Si se lee alguna localidad de memoria cuando hay un dato de entrada presente se tendr sin lugar a dudas un corto en el bus de datos. Para evitarlo es necesario que el bus de datos este en tercer estado al momento de leer la memoria, para ello se utiliza entonces un buffer bidireccional, en este caso se utilizar el 74LS245. Con el propsito de evitar que ambas operaciones se presenten al mismo tiempo se utiliza un inversor entre las terminales WR y RD . El buffer 74LS245 tambin sirve para incrementar la corriente, si desea conectar una carga a la memoria se debe pasar primero por un buffer. Construya el circuito de la figura 2 y almacene en las primeras 16 localidades de memoria los datos necesarios para que el desplegador de 7 segmentos muestre los nmeros del 0 al F hex, segn sea la localidad de memoria escogida. Para conectar la memoria guese en el la figura 1.

Figura 1. Asignacin de terminales.


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Grabacin de la memoria RAM 1. Deshabilitar la memora (poner CS a uno) 2. Poner en el bus la direccin en la cual se desea escribir 3. Poner a WR cero y RD a uno. 4. Poner el dato a grabar en el bus de datos. 5. Activar CS (mandarlo a cero con un pulso). Lectura de la memoria RAM 1. Deshabilitar la memora (poner CS a uno) 2. Poner en el bus la direccin que se desea leer. 3. Poner a WR uno y RD a cero. 4. Asegurarse de que no existan datos en el bus de datos. 5. Activar CS (mandarlo a cero con un pulso). Nota: En el circuito no se han polarizado los integrados, las terminales no usadas de la memoria deben conectarse a tierra mediante una resistencia de 10k. Se muestra como introducir los datos para evitar cortos pues el bus es bidireccional, sin embargo las direcciones son solo puertos de entrada y basta con introducirlas con un micro interruptor (dip switch).

Figura 1. Circuito propuesto.


PRCTICA 5. Calculadora con GAL OBJETIVOS Reducir la funcin lgica para cada operacin aritmtica que se indique. Implementar las funciones booleanas utilizando GALs. MARCO TERICO Los GALs (Generic Array Logic) son arreglos de compuertas basados en celdas reconfigurables con tecnologa E2 CMOS (Elctricamente borrable). Este arreglo permite implementar funciones booleanas mediante programacin. Por ejemplo, en la siguiente figura se ilustra la implementacin de la funcin X=/AB+AB+/A/B.

Para generar el cdigo del GAL se utilizan programas como ABEL, Foundation, Palasm, entre otros. En este caso se utilizar Palasm, para lo cual siga los siguientes pasos: Primero realice su programa en cualquier editor de textos observando el siguiente patrn: ;---------------------------------- Declaration Segment ------------ TITLE EJEMPLO.PDS PATTERN A REVISION 1.0 AUTHOR YO COMPANY ITESM DATE 31/04/2002 CHIP DECODER PAL16V8 ;---------------------------------- PIN Declarations ---------------


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MANUAL DE PRCTICAS DEL LABORATORIO DE SISTEMAS LGICOS PIN 2 A COMBINATORIAL ; INPUT PIN 3 B COMBINATORIAL ; INPUT PIN 10 GND ; INPUT PIN 12 SA1 COMBINATORIAL ; OUTPUT PIN 13 SA3 COMBINATORIAL ; OUTPUT PIN 20 VCC ; INPUT ;----------------------------------- Boolean Equation Segment ------ EQUATIONS SA1 = /A SA3 = /B ;---- Este programa funciona como inversor de las entradas A y B ----- El programa comienza con la declaracin de segmento en donde escribimos el ttulo (Nombre de nuestro archivo con extensin pds), patrn, revisin, autor compaa y fecha. El ltimo segmento es el GAL que se va a utilizar y es muy importante que coincida con el que se tiene fsicamente. En la declaracin de terminales se pone el nmero de terminal, el nombre que desea darle, el tipo de terminal (combinatoria o secuencial) y su funcin (entrada o salida). En la seccin de ecuaciones se edita la ecuacin comenzando con el nombre de la terminal de salida, el signo de igual y la ecuacin en funcin de las variables de salida. La operacin AND, OR y NOT se realizan con los smbolos *, + y / respectivamente. Una vez terminado el programa guardarlo como archivo de texto utilizando la extensin pds. Para compilar el programa se utiliza el paquete Palasm, al abrirlo primero hay que cargar el archivo como se muestra


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Entonces aparece una ventana en donde escribimos el nombre del archivo con extensin pds, si no lo encuentra cambie primero el directorio hacia la ubicacin del archivo, para aceptar teclee F10 en todos los casos. Una vez cargado se podr leer en el recuadro inferior derecho el nombre del archivo y el GAL que utilizar. Para compilar haga lo siguiente

Este proceso generar un archivo con el mismo nombre que el de su diseo pero con extensin jed. Este archivo es el que se tiene que cargar en el GAL, para ello se utiliza el programa SP3. Al abrirlo primero se tiene que cargar el archivo jed que ha sido creado como se ilustra:


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Ya que ha sido cargado hay que seleccionar el tipo de GAL, para ello escogemos la opcin Select by Device

y aparece la siguiente ventana, en la cual seleccionamos la matricula base del GAL, el fabricante y como tipo se escoge PLD, en este caso se ha seleccionado un GAL16V8 (que es lo que se escribi en la declaracin de segmento del programa).

Hecho lo anterior es momento de programar el GAL, para ello se selecciona Funtion Select


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entonces aparece una ventana sobre la cual se presiona Run para as concluir con la programacin del GAL.

MATERIAL Y EQUIPO - 2 Gal 16V8 - 2 Dip Switch - 2 Desplegadores de 7 segmentos - 2 Decodificadores BCD - 7 segmentos 74LS48 - 4 Buffers 74LS245 - Resisitencias - 1 Fuente de alimentacin - 1 Multmetro - 1 Punta lgica DESARROLLO La prctica consiste en construir una calculadora que realice las siguientes operaciones con enteros: suma, resta, multiplicacin y divisin. 1. Obtenga los siete mapas de karnaugh correspondientes a cada operacin. 2. Implemente todas las operaciones utilizando dos GALs (uno para multiplicacin y

suma, el otro para resta y divisin). 3. Conecte los dos GALs a los decodificadores utilizando buffers para evitar corto circuito

como se ilustra en la figura 2. Como ejemplo se muestra cmo obtener la tabla de verdad para la multiplicacin de dos nmeros de 2 bits.


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A1 A0 B1 B0 M3 M2 M1 M0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 Tabla 1. Tabla de verdad de la multiplicacin.

La operacin de suma ser para dos nmeros de tres bits. La operacin de resta es para dos nmeros de tres bits y un signo (solo signo en el resultado), y la operacin de divisin para dos nmeros de tres bits indicando solamente como resultado un nmero entero (ej. 5/2=2).

Figura 2. Diagrama a bloques de la calculadora


PRCTICA 6. Banda transportadora OBJETIVOS Simular un proceso de manufactura utilizando GALs Utilizar correctamente los contadores y los temporizadores. MARCO TERICO Contadores Los contadores son dispositivos electrnicos que tienen su base en los divisores de frecuencia. Para ilustrar su funcionamiento se dibujar el diagrama de tiempos de un divisor de frecuencia, ver figura 1 .

Figura 1. Diagrama de tiempos de un divisor de frecuencia

Se puede observar que la seal de entrada (CLK) se divide por dos en QA y por cuatro en QB. Sin embrago, el efecto que nos interesa es que cuando QB vale cero, QA vale cero y CLK vale cero eso es el numero binario QB, QA, CLK = 000, cuando CLK cambia de cero a uno entonces se tiene 001, y as sucesivamente hasta tener 111. Este es un contador de tres bits y puede contar del cero al siete cclicamente. El contador que se utilizar en est prctica es el 74LS190. Este contador permite contar desde 0 hasta 9 (la salida esta en las terminales QA-QD), tiene una seal de reloj en donde se introduce la seal del evento que se esta contando (CLK), dos seales de salida que indican cuando se a concluido el conteo (RCO, MAX/MIN), cinco entradas para asignar un nmero al inicio del conteo (LOAD, A-D), un habilitador (CTEN) y una terminal para escoger entre conteo hacia arriba y conteo hacia abajo (D/U). Para conocer la asignacin de las terminales y caractersticas elctricas del 74LS190 revise el manual TTL Data Book. En la figura 2 se muestra la asignacin de terminales.


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Figura 2. Asignacin de terminales del 74LS190.

Para entender el funcionamiento de este dispositivo es conveniente recurrir al diagrama de tiempos del mismo. En la figura 3 se observa el diagrama de tiempos.

Figura 3. Diagrama de tiempos del contador 75LS190.


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Temporizadores Los temporizadores son dispositivos que permiten controlar el tiempo que dura un evento. En esta prctica se utilizar un circuito integrado electrnico con matricula LM555. Este dispositivo analgico funciona bsicamente con un par de comparadores (amplificadores operacionales), transistores y Flip-Flops. El temporizador LM355 tiene diferentes aplicaciones segn sea el modo de operacin con el que se trabaje, a nosotros nos interesa el modo de oscilador monoestable. En este modo el circuito se dispara por cierto tiempo despus de que ha recibido un pulso de inicio. La duracin del pulso de salida esta determinada por un capacitor y una resistencia mediante la siguiente frmula (Se obtiene el perodo):

T = 1.1 RAC o directamente a partir de la siguiente tabla:

Finalmente, el circuito del 555 como oscilador monoestable es el siguiente:

Donde la entrada es por la terminal 2 (Trigger), y la salida por la 3. El voltaje de alimentacin entre 5 y 15 Volts.


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MATERIAL Y EQUIPO - Un temporizador LM555 - Un contador 74LS190 - 2 Motores de CD - 2 Bandas transportadoras - Un GAL - Un decodificador de BCD a 7 segmentos - Un desplegador de 7 segmentos DESARROLLO Disear e implementar el proceso que se explica a continuacin. Un sistema consta de dos bandas transportadoras (B1 y B2). La banda 1 transporta pequeas piezas que han de ser trabajadas y posteriormente acumuladas en una caja. La banda 2 contiene cajas, cada caja contendr nueve piezas que han sido anteriormente procesadas. El siguiente diagrama facilita la comprensin del proceso:

Figura 4. Diagrama del proceso.

La banda 1 y la banda 2 son perpendiculares, tanto las piezas como las cajas se colocan con la mano al inicio de la banda. El sensor queda libre a eleccin del estudiante, el proceso debe ser creativo, no es necesario que trabaje realmente sobre la pieza pero tampoco puede ser que se encienda un led. Los pasos para el funcionamiento del proceso son: 1. El sistema inicia apagado, sin piezas en la banda 1 ni caja en la banda 2, las dos bandas,

el proceso y el temporizador estn apagados. 2. Se enciende el interruptor (On/Off), automticamente se enciende la banda 2 y se

detiene hasta que el sensor 2 indique que la caja esta en posicin para recibir las piezas. 3. Comienza a moverse la banda 1.


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4. Cuado el sensor 1 detecta la pieza se manda el pulso de inicio para el temporizador y comienza el proceso (la banda uno sigue caminado), Un segundo temporizador con tiempo mayor que T1 da tiempo para que la pieza acabe de recorrer la banda y caiga en la caja.

5. La novena pieza debe ser procesada y caer en la caja, despus se detendr la banda 1 y

comienza a moverse la bada 2, se resetea el contador y se espera una nueva caja en la banda 2 para iniciar el ciclo nuevamente.

Este problema se debe resolver en pasos: Primero arme los temporizadores, el contador y el sensor. Comience la construccin de las bandas. Construya el circuito de potencia para encender los motores. Realice la tabla de verdad de el ciclo, considere todos los sensores y actuadotes del

sistema. Implemente las funciones lgicas en un GAL. Integre todos los circuitos y los componentes mecnicos. Es muy importante ir probando el funcionamiento de cada etapa, no avance a la siguiente etapa hasta que el circuito o dispositivo mecnico que este probando funcione correctamente.


PRCTICA 8. Bandas transportadoras con PLC OBJETIVOS Simular un proceso de manufactura utilizando PLCs Utilizar las funciones bsicas del PLC. MARCO TERICO Controladores Lgicos Programables (PLCs) Los PLCs son dispositivos electrnicos que permiten almacenar una secuencia de ordenes y ejecutarlas de forma cclica para realizar una tarea. Aunque se podra pensar que es el equivalente a una computadora, existen diferencias entre ambos. El PLC est diseado para trabajar en ambientes industriales, ejecutar su programa de forma indefinida y es menos propenso a fallos que una computadora convencional. Adems, su programacin est mas orientada al mbito industrial, incluso existen lenguajes que "simulan" el comportamiento del equipo con el de un sistema de relevadores. Tipos de PLCs Existen dos tipos de PLCs, los modulares y los compactos. Los modulares como su nombre lo indica estn compuestos por mdulos: modulo de entrada, salida, CPU, comunicaciones, fuente de alimentacin, etc. Los compactos son PLC que no pueden crecer mas en hardware, aunque son bastante tiles en aplicaciones sencillas. La figura 1 muestran algunos componentes de un PLC modular S7-224.

Figura 1. Componentes de un PLC S7-224

Operaciones del PLC Los PLCs soportan las siguientes operaciones: Aritmticas. Como la suma, resta, divisin y multiplicacin. Lgicas. Operaciones AND, OR, NOT, XOR _____________________________________________________________________________ ITESM Campus Toluca CVH

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Comparacin. Pueden comparar bits, bytes, palabras y palabras dobles. Temporizacin. Se realiza con un factor de escalamiento y una base de tiempo . (1, 10 o

100 ms) Conteo. Se permiten operaciones de conteo tradicional y conteo rpido. El ciclo de la CPU La CPU S7-200 se ha previsto para que ejecute cclicamente una serie de tareas, incluyendo el programa de usuario. Dicha ejecucin se denomina ciclo del PLC. Durante el ciclo que se muestra en la figura 2, la CPU ejecuta la mayora de las tareas siguientes (o todas ellas):

Figura 2. Ciclo del PLC.

Lee las entradas. Ejecuta el programa de usuario. Procesa las peticiones de comunicacin. Efecta un autodiagnstico. Escribe en las salidas. Leer las entradas digitales Al principio de cada ciclo se leen los valores actuales de las entradas digitales y se escriben en la imagen del proceso de las entradas. La CPU reserva un espacio de la imagen del proceso de las entradas en incrementos de ocho bits (un byte). Si la CPU o el mdulo de ampliacin no proveen una entrada fsica para cada bit del byte reservado, no ser posible asignar dichos bits a los mdulos siguientes en la cadena de E/S o utilizarlos en el programa de usuario. Al comienzo de cada ciclo, la CPU pone a 0 estos bits no utilizados en la imagen del proceso. No obstante, si la CPU asiste varios mdulos de ampliacin y no se est utilizando su capacidad de E/S (porque no se han instalado los mdulos de ampliacin), los bits de entradas de ampliacin no utilizados se pueden usar como marcas internas adicionales. Ejecutar el programa Durante esta fase del ciclo, la CPU ejecuta el programa desde la primera operacin hasta la ltima. El control directo de las entradas y salidas permite acceder directamente a las mismas mientras se ejecuta el programa o una rutina de interrupcin.


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Adems, la CPU procesa los mensajes que haya recibido por el puerto de comunicacin. Efectuar el autodiagnstico de la CPU Durante el autodiagnstico se comprueba el firmware de la CPU y la memoria del programa (slo en modo RUN), as como el estado de los mdulos de ampliacin. Escribir en las salidas digitales Al final de cada ciclo, la CPU escribe los valores de la imagen del proceso de las salidas en las salidas digitales. La CPU reserva una espacio de la imagen del proceso de las salidas en incrementos de ocho bits (un byte). Si la CPU o el mdulo de ampliacin no proveen una salida fsica para cada bit del byte reservado, no ser posible asignar dichos bits a los mdulos siguientes en la cadena de E/S. MATERIAL Y EQUIPO - Un PLC S7-224 o 216 - 2 Motores de CD - 2 Bandas transportadoras - Una PC con windows 95, 98 o NT y STEP 7 Micro WIn. - Un decodificador de BCD a 7 segmentos - Un desplegador de 7 segmentos - Inversores 74LS06 DESARROLLO Utilice el programa Step 7 para programar el PLC como se vio en clase. La conexin del PLC se realiza como se lustra en la figura 3.

Figura 3. Conexin del PLC con la PC.

La forma de programar el PLC ha sido vista en clase, sin embargo para obtener informacin detallada recurra al manual del PLC disponible en Course Documents de BlackBoard.


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Esta prctica es equivalente a la practica nmero seis, solo que el problema se resuelve utilizando las operaciones lgicas del PLC para implementar las funciones boolenanas obtenidas para el GAL. A diferencia de la prctica seis, no es necesario conectar los temporizadores o contadores como dispositivos externos ya que estos se programan internamente en el PLC. Las entradas al PLC se conectan en su mayora utilizando inversores de colector abierto para conseguir los 24 volts requeridos. Las salidas son a relevador. En la figura 4 se muestra el diagrama del proceso. Note que el funcionamiento del mismo es exactamente igual al de la prctica 6. lo que cambia es el dispositivo electrnico con el cual se resuelve el problema.


Los pasos para el funcionamiento del proceso son: 1. El sistema inicia apagado, sin piezas en la banda 1 ni caja en la banda 2, las dos bandas,


detiene hasta que el sensor 2 indique que la caja esta en posicin para recibir las piezas. 3. Comienza a moverse la banda 1. 4. Cuado el sensor 1 detecta la pieza se manda el pulso de inicio para el temporizador y

comienza el proceso (la banda uno sigue caminado), Un segundo temporizador con tiempo mayor que T1 da tiempo para que la pieza acabe de recorrer la banda y caiga en la caja.

5. La novena pieza debe ser procesada y caer en la caja, despus se detendr la banda 1 y

comienza a moverse la bada 2, se resetea el contador y se espera una nueva caja en la banda 2 para iniciar el ciclo nuevamente.


PRCTICA 9. Proceso secuencial con PLC OBJETIVOS Simular un proceso secuencial de manufactura utilizando PLCs Utilizar las funciones de control secuencial del PLC. MARCO TERICO Un proceso secuencial es aquel que evoluciona en forma de pasos, es decir, cumple con las etapas del proceso dependiendo de la variacin de las variables externas. Por ejemplo, el proceso de una banda transportadora que se detiene al pasar una pieza seria como sigue: El proceso comienza cuando la banda esta apagada, se cierra un interruptor y la banda comienza a girar, cuando una pieza atraviesa un sensor se detiene durante 5 segundos y despus se vuelve a encender hasta que cruce otra pieza. Para poder implementar el control de este proceso en un PLC es necesario modelar dicho proceso primero. Una herramienta muy til es llamada diagramas de estados y se resume en lo siguiente: Un estado es equivalente a un paso, en donde se ejecuta una accin. Grficamente se representa con un crculo. Las acciones se escriben sobre una diagonal que sale de cada crculo. Una transicin es un evento que indica cuando se puede pasar de un estado a otro. Grficamente se representa con un arco que une dos estados, o un solo estado. Las transiciones se escriben la flecha del arco. El diagrama de estados para el ejemplo de la banda queda como se muestra en la figura 1:

Figura 1. Diagrama de estados.

En el ejemplo no se ha considerado el caso cuando se abre el interruptor, pero basta con dibujar un arco desde los estados uno y dos al estado cero indicando como transicin interruptor abierto


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Relevadores de control secuencial Para realizar la implementacin del diagrama de estados en el PLC se utilizan los relevadores de control secuencial, bsicamente son variables energizadas durante un instante de tiempo determinado por las condiciones de la transicin. Es decir, un evento pone a uno un estado y as se mantiene hasta que un segundo evento resetea dicho estado. El proceso descrito se puede realizar utilizando variables de memoria (V) aunque existe una herramienta que lo facilita, los relevadores conocidos como SCR (secuential control relay). Para utilizar un SCR se deben aplicar los siguientes tres comandos: La operacin Cargar rel de control secuencial indica el comienzo de un segmento SCR. Si el bit S est activado se habilita la circulacin de la corriente hasta el segmento SCR. La operacin LSCR se debe finalizar con una operacin SCRE. La operacin Transicin del rel de control secuencial identifica el bit SCR que se debe habilitar (el siguiente bit S a activar). Cuando la corriente fluye hasta la bobina o hasta el cuadro FUP, el bit S direccionado se activa y el bit S de la operacin LSCR (que habilit este segmento SCR) se desactiva. La operacin Fin del rel de control secuencial indica el fin de un segmento SCR. Para mayor informacin recurra al manual del PLC ubicado en Course Documents de BlackBoard. MATERIAL Y EQUIPO - Un PLC S7-224 o 216 - 2 Motores de CD - 2 Bandas transportadoras - Una PC con windows 95, 98 o NT y STEP 7 Micro WIn. - Un decodificador de BCD a 7 segmentos - Un desplegador de 7 segmentos - Inversores 74LS06 DESARROLLO Esta prctica tiene bsicamente el mismo funcionamiento que el de la prctica anterior, pero la forma de resolver el programa es completamente diferente. El la prctica ocho se implementaron funciones lgicas, en este caso se implementarn los estados del diagrama de estados que se haya obtenido. Igual que en la prctica ocho los temporizadores y los contadores se programan en el PLC, pero difieren en lo que se espera del sistema. Anteriormente era muy difcil detener la banda transportadora cuando entraba una pieza a un proceso, ahora es muy sencillo porque la transicin puede o no depender de la posicin de cada pieza.


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En la figura 2 se muestra el diagrama del proceso. Note que el funcionamiento del mismo es casi igual al de la prctica 8 excepcin hecha de algunos cambios que a continuacin se explican. Observe que tambin se ha agregado un sensor ms en la banda uno.


Los pasos para el funcionamiento del proceso son: 1. El sistema inicia apagado, sin piezas en la banda 1 ni caja en la banda 2, las dos bandas,


detiene hasta que el sensor 2 indique que la caja esta en posicin para recibir las piezas. 3. Comienza a moverse la banda 1. 4. Cuado el sensor 1 detecta la pieza se manda el pulso de inicio para el temporizador y

comienza el proceso, se detiene la banda 1. 5. Cuando el sensor al final de la banda cuenta cada pieza indiza el nmero en un

desplegador de 7 segmentos, se deben tener 7 piezas en cada caja.


PRCTICA 11. Circuitos Neumticos Simples Objetivo Estudiar los conceptos de preparacin de aire, actuadores lineales y vlvulas e implementar los circuitos bsicos de neumtica. Marco Terico La neumtica se refiere a la utilizacin de gases como sistemas impulsores. Est transmisin de potencia mediante gases puede convertirse en potencia mecnica. Se tiene que todos los gases pueden comprimirse y adems, el aire comprimido es elstico (ejerce presin sobre todas las superficies del continente que ocupa). Considerando a la fuerza como el efecto de empujar o tirar de una superficie, entonces el aire genera una fuerza (F) sobre un rea de superficie (A) y a presin (P) conocidas a razn de F = P*A (Ley de Pascal). Preparacin del aire El primer paso para trabajar con un sistema neumtico consiste en preparar el aire comprimido, por lo general este sale del compresor con impurezas (grasa, agua, polvo...) que deben ser removidas al entrar al sistema. Para realizar esta tarea se utiliza una unidad de mantenimiento (conocida como FRL Filtro, Regulador, Lubricador ). El filtro se encarga de remover las impurezas del aire. El regulador, como su nombre lo indica, regula la presin del aire (La presin de trabajo es normalmente de 60 a 100 PSI). Y el lubricador se encarga de dosificar aceite en el aire para los cilindros y evitar desgaste. Cada uno de los tres componentes del FRL tiene un smbolo particular, pero por lo general se unifican en el smbolo de la unidad de mantenimiento que se muestra a continuacin.

Actuadores lineales.

Ahora es necesario comprender el funcionamiento de los actuadores neumticos lineales. A menudo conocidos como pistones o cilindros neumticos, estos actuadores se encargan de generar un movimiento lineal, el smbolo y partes de un cilindro se muestran a continuacin:


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Los cilindros lineales ms comunes son:

Los cilindros de simple efecto son los ms sencillos y funcionan bsicamente de la siguiente manera: En el caso del a- el aire entra por el puerto de la tapa ocasionando que este se extienda, cuando se retira el aire, el resorte interior de la cabeza hace que se retraiga. El cilindro de doble efecto se extiende cuando entra aire por la tapa y sale por la cabeza y, se retrae cuando entra por la cabeza y sale por la tapa. Aparte de los actuadores lineales tambin los hay rotatorios, como los que utilizan para apretar y aflojar las tuercas los mecnicos, pero estos no sern estudiados en este curso. Vlvulas Las vlvulas son las encargadas de mover los cilindros, las vlvulas se pueden ver como llaves que se abren o cierran para permitir el flujo de aire hacia los cilindros. La representacin de una vlvula es mediante recuadros alineados horizontalmente y se nombran de acuerdo a sus posiciones y sus vas. A continuacin se ilustra la simbologa de una vlvula y la forma de llamarla.

Esta vlvula tiene dos posiciones, la de la derecha siempre se llama la posicin normal y dependiendo de la direccin del flujo de aire en sus vas es que se obtiene el nombre completo de la misma. Tambin tiene tres vas (solo se cuentan las de la posicin normal) y


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dos accionamientos, que son los que permiten alternar entre posiciones. Finalmente, esta vlvula se llama 3/2 (tres vas, dos posiciones) y se lee tres dos. Las vas de la posicin normal son las nicas que se enumeran y, se hace indicando con el nmero uno a la entrada de presin, los nmeros dos y cuatro son salidas hacia los actuadores y las tres y cinco son escapes. Vlvula 2/2 La vlvula ms simple es la 2/2 NC, su smbolo se muestra abajo a la izquierda. Observe que hay dos tapones en la posicin normal y un conducto de la va uno a la dos en la posicin complementaria. Por los tanto, como no hay flujo de aire en la posicin normal, el nombre completo de esta vlvula es 2/2 NC. (normalmente cerrada). Todas las vlvulas tienen una complementaria y la de la 2/2 NC es la 2/2 NO (normalmente abierta), su smbolo es el mismo con las posiciones mutuamente intercambiadas.

Cuando la vlvula esta en su posicin normal no hay flujo de aire, cuando se esta en la complementaria (equivale a que la vlvula se mueva a la derecha) hay flujo y el circuito que se tenga alimentado a la va dos funcionar. Simbologicamente es as, pero realmente ocurre moviendo un vstago de izquierda a derecha y de derecha a izquierda tapando y destapando las vas con unas gomas. La siguiente figura ilustra el proceso.

Esta vlvula se aplica bsicamente en sensores neumticos, botones y llaves. Vlvula 3/2 La vlvula que se muestra a la izquierda en la siguiente figura es una 3/2 NC (tres vas, dos posiciones y como tiene un tapn en la entrada de presin esta cerrada). A su derecha esta la 3/2 NO.


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Funciona de manera similar a la 2/2 como se ilustra enseguida

Esta vlvula se utiliza principalmente con cilindros de simple efecto Vlvula 4/2 Se muestra la 4/2 12 y su complementaria la 4/2 14, ahora se nombran de acuerdo a las va conectada con la uno (por donde entra y sale el aire en su posicin normal).

Fsicamente se constituye de la siguiente manera

Esta vlvula se utiliza en cilindros de doble efecto, pero no es la ms comn pues resulta ms complicada su manufactura. Vlvula 5/2 Los smbolos de las vlvulas 5/2 12 y 5/2 14 se tienen abajo

Fsicamente se tiene un funcionamiento ilustrado por la siguiente figura:


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Esta vlvula se utiliza con los cilindros de doble efecto. Vlvula 5/3 El smbolo de esta vlvula es el siguiente, note que la posicin normal es en medio.

Funciona como se muestra en la figura

Este cilindro se utiliza con cilindros de doble efecto sin vstago. Accionamientos Son los encargados de realizar ese movimiento de izquierda a derecha y viceversa en las vlvulas, pueden ser desde un simple botn hasta un solenoide. Se dibujan a los costados de la vlvula y si estn activos la vlvula estar en la posicin de dicho accionamiento. Por ejemplo, en la siguiente figura se tiene una vlvula 2/2 con un muelle para la posicin normal y un botn para la posicin complementaria. El efecto del muelle es que la vlvula siempre esta cerrada a menos que se presione el botn que es cuando se abre.

Algunos de los accionamientos ms comunes son:


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Material Maletn de prcticas de neumtica. Desarrollo 1. Construir y simular en Automation Studio un circuito que extiende y retrae el vstago

de un cilindro con un par de botones.

Durante la prctica utilice los pulsadores verde y negro y el botn de emergencia para alimentar / inhibir todo el circuito. Regule el caudal para que se extienda a la misma velocidad a la que se retrae y compruebe la ley de Pascal disminuyendo la presin en el sitema. 2. Construir y simular en Automation Studio un circuito que extienda y retraiga un par

de cilindros con un par de botones y un par de sensores. Los botones servirn para controlar el primer cilindro y los sensores acoplados en el vstago movern el segundo cilindro en sentido inverso; es decir, cuando el cilindro uno se extienda el dos se retrae y viceversa.


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3. Construir y simular un circuito que extienda y retraiga alternadamente los tres cilindros utilizando un par de botones y sensores (diseo abierto al estudiante).


PRCTICA 10. Circuitos Neumticos Secuenciales Objetivo Estudiar los conceptos de lgica combinatoria y secuencial para circuitos neumticos y realizar su implementacin. Marco Terico Compuertas lgicas Se utilizan principalmente las compuertas AND, OR y NOT, a continuacin se muestra el smbolo, tabla de verdad y estructura interna de ellas:

And Or

Memorias En neumtica la memoria de uso corriente es equivalente a un Latch Set - Reset (SR), la siguiente figura muestra el smbolo y estructura interna de la memoria.

Grafcet Mtodo Francs cuyas siglas significan (Graphe de Comands Etape / Transition, grfico de mando etapa / transicin), sirve para modelar procesos secuenciales. Esta compuesto de etapas, transiciones y acciones, las primeras se dibujan como recuadros que contienen el nmero de etapa, por lo general la primera etapa se dibuja con un doble recuadro. Las transiciones se dibujan entre etapas como una lnea vertical partida por un segmento de recta horizontal, al lado derecho de cada transicin se escriben el identificador de dicha


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transicin. Las acciones se escriben en un recuadro dibujado a la derecha de cada etapa y conectado a la misma mediante una lnea, se utiliza un recuadro por cada accin. La siguiente figura muestra el Grafcet de un proceso que consiste en colocar una foco en una base con una ranura y un resorte en la parte inferior (derecha):

La accin de la etapa uno (etapa inicial con doble recuadro) es bajar el foco, se continua esta accin hasta que se ha tocado el fondo, entonces se pasa a la etapa dos (y se deja de hacer todo lo que se estuviera haciendo en la uno). La etapa dos consiste en girar el foco para que quede acomodado en la hendidura y no se salga, al tocar con la pared derecha de dicha hendidura se pasa a la etapa tres. La etapa tres no tiene ninguna accin, pero como es una etapa diferente se ha dejado de meter presin hacia abajo y de girar hacia la derecha el resorte ocasiona que la patilla del foco toque con la parte superior de la ranura, esto es la transicin que indica que se ha terminado el proceso. Por lo general se cierra el ciclo colocando un enlace entre la transicin tres y la uno cuando se requieren procesos repetitivos, pero este no es el caso. Secuenciadores El diagrama de conexin de un secuenciador se realiza a partir del Grafcet. Se utiliza el mismo nmero de mdulos de etapa que de etapas en el Grafcet, la entrada es por la parte inferior izquierda (observe que los mdulos tienen lneas diagonales punteadas que indican el flujo de la seal) y la salida por la parte superior. Por ejemplo, en el Grafcet de abajo la entrada a la etapa 2 es a1, en el diagrama a1 se conecta a la izquierda del actuador 2 indicando que esta entrada lo activa, la salida es b+, a- se escribe en la parte superior del actuador.


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Fsicamente los secuenciadores se componen del mdulo de cabeza, los mdulos de etapa, el mdulo de desviacin y el mdulo de cola. El mdulo de cabeza es en donde se alimenta al secuenciador, tiene un par de seales A y B que marcan el fin y principio del ciclo, estas seales se deben unir con sus correspondientes A y B del mdulo de cola. El mdulo de desviacin no es necesario en la mayora de las aplicaciones. Para el correcto funcionamiento de los secuenciadores estos no deben presentar fugas y tener una presin suficientemente alta (aprox. 80 psi). La siguiente figura muestra el diagrama fsico de los secuenciadores.

Temporizadores Su funcin es la de contar un cierto tiempo despus de haber recibido una seal de entrada y entonces generar una seal de salida para indicar que el tiempo ha transcurrido. Al recibir la seal de entrada comienza a llenarse de aire una cmara interna, el tiempo se ajusta


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regulando el caudal de aire que entra, cuando la cmara se llena dispara la salida. El smbolo de un temporizador se ilustra a continuacin.

Material Maletn de prcticas de neumtica. Desarrollo 1. Construir y simular en Automation Studio un circuito que extiende y retrae el vstago

de un cilindro con un par de botones combinados con una compuerta OR y un par de llaves combinadas con una compuerta AND.

Durante la prctica utilice los pulsadores verde y negro, las llaves de dos y tres posiciones y el botn de emergencia para alimentar / inhibir todo el circuito. Recuerde que si se aplica seal a ambas entradas de la vlvula 5/2 no se producir movimiento. 2. Construir y simular en Automation Studio un circuito que extienda y retraiga un par

de cilindros con un botn, un par de sensores y tres secuenciadores. Ambos cilindros estan inicialmente retrados. El botn marca el inicio de ciclo, el cilindro A se


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extiende, al llegar al final de la carrera se retrae automticamente, cuando este completamente retrado se extiende y retrae automticamente el cilindro B, finalmente se mantiene en espera de un nuevo ciclo (encendiendo un indicador visual).

3. Construir y simular un circuito que extienda y retraiga los tres cilindros de manera similar a la del circuito dos, el ciclo comienza (o se reanuda) ya sea con la salida del temporizador o utilizando un botn (diseo abierto al estudiante).

PRCTICA 1. PRINCIPIOS DE LAS COMPUERTAS LGICASMARCO TERICOMATERIAL Y EQUIPODESARROLLOPractica_2__Detector_de_nivel_.pdfPRCTICA 2. DETECTOR DE NIVELMARCO TERICOCOMPARADORESSi la seal se introduce por la entrada no inverMATERIAL Y EQUIPODESARROLLOProblema

Practica_3__mapas_de_karnauhg_.pdfPRCTICA 3. Reduccin e implementacin de funciMARCO TERICOAgrupe los unos de la tabla en paquetes que sean MATERIAL Y EQUIPODESARROLLO

Practica_4__Grabacion_de_RAM_.pdfPRCTICA 4. Grabacin y lectura de una memoria RMARCO TERICOMATERIAL Y EQUIPODESARROLLO

Practica_5__Calculadora_con_GAL_.pdfPRCTICA 5. Calculadora con GALMARCO TERICOMATERIAL Y EQUIPODESARROLLO

Practica_6__Banda_transportadora_.pdfPRCTICA 6. Banda transportadoraMARCO TERICOContadoresFigura 1. Diagrama de tiempos de un divisor de frecuenciaTemporizadores

MATERIAL Y EQUIPO- Un GALDESARROLLO

Practica_7__Bandas_trasportadoras_con_PLC_.pdfPRCTICA 8. Bandas transportadoras con PLCMARCO TERICOTipos de PLCsMATERIAL Y EQUIPO- Una PC con windows 95, 98 o NT y STEP 7 Micro WIn.DESARROLLO

Practica_8__Proceso_secuencial_con_PLC_.pdfPRCTICA 9. Proceso secuencial con PLCMARCO TERICORelevadores de control secuencialMATERIAL Y EQUIPO- Una PC con windows 95, 98 o NT y STEP 7 Micro WIn.DESARROLLO

Practica_9_Circuitos_neumaticos_simples.pdfPRCTICA 11. Circuitos Neumticos SimplesObjetivoMarco TericoPreparacin del aireAccionamientosMaterial

Practica 10 Circuitos neumaticos secuenciales.pdfPRCTICA 10. Circuitos Neumticos SecuencialesObjetivoMarco TericoCompuertas lgicasGrafcetMaterial

Manual Practicas Sistemas Logicos

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