Actividad Central 1 Solucion

ACTIVIDAD CENTRAL Unidad 1. Flip-Flops RS Nombre de la actividad: Control de mecanizado (Corte y perforación) con FlipFlop RS

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

Objetivo a. Identificar el funcionamiento y de un circuito electrónico secuencial “FlipFlop” tipo RS b. Identificar y analizar los diagramas de tiempo y circuitos combinacionales de los circuitos secuenciales. c. Realizar aplicaciones con flip-flop

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Situación La planta de fabricación de equipamiento deportivo cuenta entre sus procesos de mecanizado con el proceso de “corte y taladrado” para la fabricación de mancuernas. En este proceso una barra cilíndrica 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 posición. Se debe implementar un circuito electrónico de control basado en Flip-Flops RS que permita ejecutar el proceso correctamente. Descripción del Proceso Convenciones proceso

Proceso “corte y taladrado”

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Pulsador de inicio Motor Sensor 1 (S1) Sensor 2 (S2) Sensor 3 (S3) Taladro Cilindro de taladro Sierra

Figura2. Componentes escenario sistema de corte y taladrado

a. Los Rodillos Guía impulsados por el Motor (2) conducen la barra cilíndrica hasta ser detectada por el sensor de posición s1 (3), en este momento el Motor (2) debe parar su marcha. b. Cuando el sensor de posición s1 (3) detecta la barra cilíndrica en posición se enciende el Taladro (6) y el cilindro de taladro (7) hacia adelante (+). 2

c. El sensor de posición 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 atrás (-) con el taladro aún 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 bajará haciendo el corte de la pieza. Cuando el sensor s1 (3) deje de detectar la barra cilíndrica 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 cronológica el proceso

Temas asociados    

Sistemas digitales Sistemas secuenciales síncronos y asíncronos Latches (cerrojos electrónicos) Flip-Flops (básculas electrónicas)

Entregas 3

Usted debe entregar el documento guía (página 3) con el circuito esquemático de la solución. Una vez finalizado, comprima el archivo en formato zip o rar, dando clic derecho al archivo, Enviar a, Carpeta comprimida. Luego envíelo a su facilitador a través del medio utilizado para tal fin en el curso.

DOCUMENTO GUÍA Diseño del Circuito de Control con Flip-Flops para el desarrollo de la aplicación. El diseño lo realizaremos por fases, cada una aportara elementos y componentes parciales para el diseño definitivo. a. Fase 1: En esta fase se diseñará el circuito de control para transportar la barra cilíndrica hasta la posición de corte, se debe controlar el Motor guía y detenerlo en el momento que la barra se encuentre en posición (detectada por s1). Recuerde que el circuito de control se debe realizar usando FlipFlops RS

Figura3. Elementos fase 1 Diagrama de tiempo de la primera fase

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Descripción:  

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

fase 1 La primera fase se resuelve con un latch RS, en el cual Q (motor) se activa al pulsar el interruptor S que se pone en estado set, cuando pasa un tiempo prudente al soltar el pulsador S regresa a estado bajo pero al estar el sensor R (s1) a nivel bajo Q (motor) permanece encendido (latch RS, no cambia de estado). Luego el sensor R (s1) detecta un cilindro pasa a un nivel alto el cual es detectado y lo coloca en estado Reset apagando Q (motor) luego la salida Q pasa a un nivel bajo.

b. Fase 2: En esta fase se taladrará la barra cilíndrica. Dos sensores de posición determinarán la profundidad del orificio realizado

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Figura4. Elementos fase 2

Diagrama de tiempo de la segunda fase

Descripción  Al encontrarse la barra cilíndrica en posición detectada por sensor s1(3) se enciende el Taladro(6) y se inicia carrera de cilindro taladro(7) en sentido 6

positivo.  Cuando el sensor de posición s2 (4) detecta final de recorrido de Taladro (6) se debe cambiar el sentido de desplazamiento del cilindro taladro (7).  El sensor de posición s3 (5) detectará el retorno del cilindro taladro (7), en ese momento este se debe detener al igual que el Taladro (6). fase 2 Para encender el taladro se procede 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 después de este tiempo tanto el sensor s1 como s3 permanecen en estado alto se debe usar el latch activo bajo para no generar la condición no valida como si ocurriría si se usara un lacth activo alto

Para activar el cilindro + no se puede realizar con un solo latch ya que el sensor s1 después de activar el cilindro + no se vuelve a desactivar, y será s2 quien se encargue de desactivarlo sin embargo el tiempo en que se activa s2 es muy corto y al tratar de realizar la activación 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 p o r l o t a n t o s e u s a r o n d o s l a t c h D y u n a compuerta or exclusiva la cual permitirá que el cilindro se active cuando s1 lo haga y se mantendrá así hasta que el sensor s2 dos se active y detenga el cilindro, en este caso s2 se activa un pequeño intervalo de tiempo y regresa a un nivel bajo pero eso no importa pues el lacth detectara este cambio y se mantendrá con la salida en alto. La 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 rápidamente volverá a un nivel bajo y al detectar el nivel alto se s3 el cilindro se desactiva pues el latch pasa a reset y su salida a un nivel bajo.

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c. Fase 3: En esta fase se realizará el proceso de corte de la barra cilíndrica con la sierra e iniciara de nuevo el proceso de forma automática.

Figura5. Elementos fase 3 Diagrama de tiempo de la tercera fase

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Descripción  Cuando el sensor de posición s3(5) detecta el retorno del cilindro taladro(7) se enciende la sierra(8) para realizar el trabajo de corte.  El sensor de posición s1(3) determina el final del corte al caer la porción de cilindro cortada, en este momento debe detenerse la sierra(8) e iniciar el proceso de nuevo. 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 está activado y si usamos estas como señales de entrada a un solo lacth SR se producirá una salida no valida o simplemente el latch no cambiara de estado por lo cual es necesario usar más 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 están activados a la vez según el diagrama de tiempo y se desactiva cuando s1 pasa a un nivel bajo.

Al unir todas las partes el diagrama general queda de la siguiente forma

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