PROYECTO FINAL DE MICROELECTRONICA GRUPO 21 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD. Autores: Fernand Bolívar Calderón; Eider Reina; Edwin Enrique Castillo; Héctor José Naranjo. Introducción Mediante el siguiente trabajo colaborativo se pretende dar solución al problema planteado, tomando como base para solución de este la aplicación de compuertas lógicas y uso del software Microwind y DSCH. Así como la aplicación de conceptos como de sistemas digitales y control digital. Resumen. El proyecto planteado está dividido en tres etapas o procesos los cuales determinan el producto final. El proceso 1 es el encargado del llenado de líquido del envase y es activado por el sensor S1, para este se tuvo en cuenta la variable nivel de llenado, la cual es monitoreada por el sensor S3. El proceso 2 corresponde al etiquetado del envase el cual es activado por el sensor S2, para ello debe satisfacer a cabalidad la condición del proceso 1. El proceso tres hace relevancia a la parada de emergencia, donde el nivel de llenado no es el establecido y da como finalizado el proceso, permitiendo terminar el proceso de manera manual por parte del operador. Abstract. The proposed project is divided into three stages or processes which determine the final product. Process 1 is the charge of liquid filling the container and is activated by the sensor S1, so this was taken into account the variable filling level, which is monitored by the sensor S3. Process 2 corresponds to the package labeling which is activated by the sensor S2, for it must satisfy fully the process condition 1. Process three makes relevance to emergency stop, where the fill level is not established and give as complete the

process, allowing end the process manually by the operator. Solución Resumida. El diagrama de bloques es la representación gráfica del funcionamiento interno de un sistema, que se hace mediante bloques y sus relaciones, y que, además, definen la organización de todo el proceso interno, sus entradas y sus salidas DESCRIPCION DEL PROBLEMA En una empresa de embotellado, se desea tener el control de las bandas y parado de emergencia según el esquema como se muestra la siguiente figura:

Fig 1

El motor (A) permite dar inicio a la banda trasportadora, la cual llevara la botella vacía hasta la primera parada para su llenado, en este punto se encuentra con un sensor óptico (S1) que detecta la botella y detiene la banda trasportadora para que comience el llenado de la botella, un motor (B) abre una válvula y comienza el proceso de llenado de la botella durante 3 segundos luego la banda trasportadora (A) continua su marcha hasta el siguiente punto, para este caso un segundo sensor óptico (S2) detecta la botella con líquido y detiene la banda trasportadora para que un brazo hidráulico etiquete la botella (C). Para el caso en que la botella sobrepase la cantidad de líquido almacenado, se desea accionar una parada de emergencia con el que un sensor (S3) estará detectando continuamente el llenado de la botella, si sobrepasa detiene la marcha de la banda trasportadora (A), y existe un botón que el operario accionara para que se pueda dar recorrido final a la banda trasportadora a

manera que se elimine el producto defectuoso. Justificación El planteamiento del problema se lleva a cabo, tomando como fundamento los cursos de electrónica digital, donde aplicaremos los conceptos básicos de las compuertas lógicas para realizar un montaje global que dé solución al ejercicio planteado, comprobando su correcto funcionamiento por medio de las simulaciones realizadas en los software aplicados. Marco metodológico Para la fase uno debemos tener claro la descripción del problema para estructurar y plantear la solución más eficiente a base de compuertas lógicas y posterior simulación. Para la fase dos y tres el circuito implementado para la solución del problema es desarrollado en los software DSCH y Microwind con su respectiva simulación y explicación. Para la fase cuatro se desarrolla el análisis de las gráficas de simulación para diferentes variables. FASE 1 Tabla de Verdad

ENTRADAS SALIDAS

E_Inicial

S_1

S_2

S_3

E_Man

Mot_A

Mot_B

B_Etiq

Alarma

0 0 0 0 0 0 0 0 0

1 0 0 0 0 1 0 0 0

1 1 0 0 0 0 1 0 0

1 0 1 0 0 0 0 1 0

1 0 0 1 0 0 0 0 1

1 0 0 1 1 1 0 0 0

Diagrama de Bloques

El diagrama se compone de cinco bloques en los cuales:

1. B-1 correspondiente a las entradas de los sensores S_1, S_2, y S_3 el pulsador de inicio E_inicial y el pulsador de arranque manual E_Man.

2. Los bloque de control B-2 del Mot_A, B-3 del Mot_B y el B-4 del B_Etiq.

3. B-5 bloque de salida de la alarma, Mot-A banda transportadora, Mot-B llenado y el B-etiq el brazo hidráulico de etiquetado.

Circuito en DSCH con compuertas

FASE 2 Diseño. A continuación se presenta una posible solución al problema planteado en el simulador DSCH.

Para lo cual tenemos la siguiente descripción: Para los sensores se utilizan pulsadores con la denominación S_1, S_2, S_3 Para el arranque inicial con un pulsador E_inicial (Encendido inicial) Para el accionamiento manual por exceso en el llenado un pulsador E_man (encendido manual) Como el simulador no cuenta con un dispositivo de temporización se utilizan dos elementos “clock”; uno simulara el temporizador de llenado y el segundo una temporización para la etiqueta. Circuito.

Conexiones.

1. El motor A de la banda transportadora controlado por una compuerta and tres entradas así. La entrada “a” a través de una compuerta xnor donde a esta están conectados en su entrada “a” salida de un bloque de transistores que activan la alarma por medio del sensor S_3. La entrada “b” a tierra. Este bloque de transistores se activan con el pulsador E_Man y que anula la alarma y activa la entrada “a” de la compuerta and. La entrada “b” de la compuerta and mediante un inversor y este con el sensor S_2 La entrada “c” mediante una compuerta xor y esta con sus entradas una al sensor S_1 y la segunda al pulsador de arranque inicial E_inicial.

2. El motor B de llenado controlado por una compuerta and dos entradas así: La entrada “a” conectada directamente a la señal del sensor S_1 La entada “b” conectada mediante una compuerta and dos entradas la cual una entrada conectada en paralelo al sensor S_1 y la segunda al dispositivo clock denominado Temp_1

3. El brazo hidráulico de etiquetado así: Controlado mediante una compuerta and dos entadas la cual la entrada “a” directamente al sensor S_2 y la entrada “b” conectada mediante una compuerta and dos entradas la cual una entrada conectada en paralelo al sensor S_2 y la segunda al dispositivo clock denominado Temp_2.

4. Las tres compuertas de control de los motores y el brazo hidráulico tienen conectado en su salida una lámpara que nos simula el funcionamiento de cada motor.

Funcionamiento. Una vez se energiza el circuito la compuerta del Mot_A-Banda tendrá sus entrada a y b en uno, manualmente se activa E_inicial y arranca la banda transportadora.

Al activarse el S_1 apaga la banda y activa el motor de llenado Mot_B-Llen, con el reloj Temp 1 simulamos los tres segundos de llenado y en el simulador manualmente liberamos el S_1 para que continúe la banda transportadora.

Ya con el llenado de loa botella esta llega hasta el etiquetado, se activa el sensor S_2, apaga la banda transportadora y activa el brazo hidráulico B_Etiq, con el reloj Temp_2 simulamos aproximadamente un segundo mientras se pone la etiqueta, manualmente en el simulador liberamos el S_2 y la banda continua su transporte.

Cuando la botella llena y etiquetada pase por el sensor S_3 y este detecte el exceso de llenado se activa y apaga la banda y automáticamente se enciende la alarma. El operador retira la botella y por medio del pulsador E_Man podrá activar la banda anulando automáticamente la alarma, una vez realizado se libera de forma manual el S_3.

Código generado. // DSCH3 // 23/05/2014 11:32:34 // C:\UNAD FBC\UNAD\9 SEM\MICROELECTRONICA\COL 3\punto2TC3a.sch module punto2TC3a( S_3,clk1,S_4,S_2,S_1,ALERTA); input S_3,clk1,S_4,S_2,S_1; output ALERTA; wire w5,w7,w8,w9,w10,w11,w14; and #(16) and3_1(w5,S_1,S_3,S_4); and #(16) and3_2(w7,S_1,S_2,S_4); and #(16) and3_3(w8,S_1,S_2,S_3); and #(16) and3_4(w9,S_2,S_3,S_4); or #(16) or2_5(w10,w8,w7); or #(16) or2_6(w11,w5,w9); and #(16) and2_7(ALERTA,w14,clk1); or #(16) or2_8(w14,w10,w11); endmodule // Simulation parameters in Verilog Format always #1000 S_3=~S_3; #3500 clk1=~clk1; #2000 S_4=~S_4; #4000 S_2=~S_2; #8000 S_1=~S_1; // Simulation parameters // S_3 CLK 10 10 // clk1 CLK 35.000 35.000 // S_4 CLK 20 20 // S_2 CLK 40 40 // S_1 CLK 80 80

FASE 3 Diseño en Microwind. Según la especificación de la guía a continuación tenemos nuestro circuito anteriormente expuesto a base de compuertas lógicas, ahora a base de transistores cumpliendo con la especificación.

Se realiza el guardado del diseño como archivo verilog.

Procedemos la compilación en Microwind.

Código generado.

---(Compiler starts)---(9:28:16 )--- # Line 4, module punto2TC3a starts # Line 4, 6 I/Os in punto2TC3a # Line 5, store 5 inputs # Line 6, store 1 outputs # End of module punto2TC3a ------("punto2TC3a" module routing, 14 wires)---- ------("punto2TC3a" IO routing, 14 wires)---- 80. Routed 3 wires "S_1" 72. Routed 3 wires "S_3" 64. Routed 3 wires "S_4" 56. Routed 3 wires "S_2" 48. Routed 1 wires "clk1" 40. Routed 1 wires "ALERTA" # Scan Clocks and Pwl # Clock S_3, period 2.00ns # Clock clk1, period 7.00ns # Clock S_4, period 4.00ns # Clock S_2, period 8.00ns # Clock S_1, period 16.00ns Layout width=19µm, height=10µm --(Compiler End - No error)---(9:28:17 )---

FASE 4 Simulación Voltaje vs tiempo

Se observa que se cumple la activación de salidas respecto a entradas, en el cual el valor total del tiempo de simulación es de 42seg. Voltaje vs corriente.

Se observa que a un voltaje de 1.2V el mayor pico de corriente es de 2.519mA en la salida de la alerta. Con una potencia de 7.760uW. Voltaje vs voltaje.

Se nota la transferencia de voltaje y que los niveles de tensión son iguales. Frecuencia vs tiempo.

En esta grafica se puede observar que la frecuencia con que es simulado es de 5Ghz, el voltaje es de 1 voltios, el tiempo de cada pulso es de 1ns.

Diagrama de ojo.

Simulación 3D

Se observa cómo se van añadiendo cada una de las capas que conforman el chip, en la parte superior se notan las conexiones o pines de salida y entradas.

Conclusiones

• Hay que ser claros y objetivos y apuntar que no se logro comprender la información que se genero de las graficas en la simulación de Microwind.

• Se llevó a cabo el diseño análisis e

implementación del ejercicio propuesto.

• Se tomó como base la aplicación de compuertas lógicas para el desarrollo de la propuesta.

BIBLIOGRAFIA Robayo Betancourt, Faiber, Modulo Microelectrónica, julio de 2009, universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD.