UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA LA SALLE. ULSA- LEÓN ELECTRÓNICA DIGITAL. DOCENTE: Ing. Martha Rodríguez.Martha Rodríguez
Tema:
Contador foto eléctrico de personas u objetos. Nombres Arllely Marcela Sandoval. Wilbert Rubio Zamora. 2do AÑO -IGI, IGI –DIARIO.
Fecha: 28 de noviembre 2016,
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Índice. 1. Introducción. ................................................................................................ 3 2. Objetivos. ..................................................................................................... 4 2.1 Objetivo General. ........................................................................................................ 4 2.2 Objetivos Específicos. ................................................................................................. 4
3. Marco Teórico. ............................................................................................. 5 3.1 Circuito Integrado Regulador de voltaje 7805 ........................................................ 5 3.2 Circuito integrado controlador de pulso 555. .......................................................... 6 3.3 Circuito Integrado Contador 74190(BCD) ............................................................... 7 3.4 Circuito Integrado Decodificador 7447(BCD) ......................................................... 8 3.5 Display de 7 segmentos. .............................................................................................. 9 3.6 Torch-LDR ................................................................................................................ 10
4. Descripción del proyecto ........................................................................... 10 4.1 Diagrama de bloque. ................................................................................................. 11 4.2 Operación. ................................................................................................................. 12 4.3 Cálculos de la fuente. ................................................................................................ 13
5. Resultados alcanzados. .............................................................................. 14 6. Bibliografía ................................................................................................ 15 7. Anexos ....................................................................................................... 16
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1. Introducción. El presente trabajo consiste en crear, diseñar y construir un proyecto que involucre netamente de la electrónica digital, con el fin de poner a prueba y en práctica lo aprendido en las diferentes sesiones de aprendizaje, usando herramientas y todos los medios pertinentes, necesarios para llevar a cabo nuestro proyecto de fin de curso. Al hablar de las herramientas y medios pertinentes nos refiero al software que hemos aprendido a manejar a lo largo del desarrollo de este curso. También haremos uso de todo lo aprendido acerca de simbología puesto que más adelante podremos apreciar gráficos del circuito contador que estamos desarrollando, además de los diagramas de bloque para un mejor entendimiento de los procesos que demanda la construcción de nuestro circuito contador. Para el proceso de la construcción del contador, tenemos que tener unas nociones y algún conocimiento previo de electrónica digital, en el siguiente capítulo se mostrara un alcance, un marco teórico con lo que se necesita saber para un mejor entendimiento.
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2. Objetivos.
2.1 Objetivo General.
Diseñar un prototipo de un contador fotoeléctrico de personas u objetos.
2.2 Objetivos Específicos.
Describir el diseño de un contador fotoeléctrico para personas u objetos. Efectuar las pruebas y cálculos respectivos para nuestro contador. Demostrar el funcionamiento del contador fotoeléctrico mediante una simulación en el software proteus.
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3. Marco Teórico. 3.1 Circuito Integrado Regulador de voltaje 7805
Es un dispositivo electrónico que tiene la capacidad de regular voltaje positivo de 5V a 1A de corriente, estamos obligados a garantizar una fuente de tensión constante, eso disminuye la posibilidad de dañar nuestro circuito debido a oscilaciones en los niveles de tensión, la forma más práctica y simple de lograr esto es mediante el Regulador de voltaje 7805, básicamente es un dispositivo que cuenta con 3 pines. 1 – Tensión de entrada 2 – Masa 3 – Tensión de salida
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3.2 Circuito integrado controlador de pulso 555.
GND (1): es el polo negativo de la alimentación, generalmente tierra (masa). Disparo (2): Es donde se establece el inicio del tiempo de retardo si el 555 es configurado como monoestable. Este proceso de disparo ocurre cuando esta patilla tiene menos de 1/3 del voltaje de alimentación. Salida (3): Es la operación del temporizador, ya sea que esté conectado como monoestable, estable u otro. Cuando la salida es alta, el voltaje será el voltaje de alimentación (Vcc) menos 1.7 V. Esta salida se puede obligar a estar en casi 0 voltios con la ayuda de la patilla de reinicio. Reinicio (4): Si se pone a un nivel por debajo de 0.7 Voltios, pone la patilla de salida a nivel bajo. Control de voltaje (5): Cuando el temporizador se utiliza en el modo de controlador de voltaje, el voltaje en esta patilla puede variar casi desde Vcc (en la práctica como Vcc -1.7 V) hasta casi 0 V (aprox. 2 V menos). Así es posible modificar los tiempos. Puede también configurarse para, por ejemplo, generar pulsos en rampa. Umbral (6): Es una entrada a un comparador interno que se utiliza para poner la salida a nivel bajo. Descarga (7): Utilizado para descargar con efectividad el condensador externo utilizado por el temporizador para su funcionamiento. Voltaje de alimentación (VCC) (normalmente la 8): es la patilla donde se conecta el voltaje de alimentación que va de 4.5 V hasta 16 V.
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3.3 Circuito Integrado Contador 74190(BCD)
• Es un contador ascendente / descendente, controlado por la entrada U/D (‘0’ ascendente, ‘1’ descendente). • Tiene una entrada de habilitación: CE “Count Enable” activa a nivel bajo. • Permite cargar un valor inicial mediante la entrada PL “Parallel Load”, activa a nivel bajo. • El valor inicial lo toma de las entradas A, B, C, D. •Tiene 2 salidas para indicar el desbordamiento tanto superior “overflow” como inferior “underflow”. • Mediante estas salidas se pueden conectar varios integrados en conexión en cascada. • RC: “Ripple Count” produce un pulso a nivel bajo cuando se produce un desbordamiento. • TC: “Terminal Count”, también llamada por algunos fabricantes “MAX/MIN”, produce un pulso a nivel alto cuando el contador llega a 0 en cuenta descendente o 9 en cuenta ascendente.
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3.4 Circuito Integrado Decodificador 7447(BCD)
Las entradas de borrado que son las que desconectan todos los elementos activados. Las entradas de borrado y test de lámparas son activadas por niveles de tensión bajo y las entradas BCD son activadas por 1 lógicos. Observar la línea 1 de la tabla de verdad. Para que aparezca el 0 decimal en el visualizador, las entradas BCD deben ser LLLL. Esto activará los segmentos a, b, c, d, e y f para formar el cero decimal. Las entradas BCD inválidas (decimal 10, 11, 12, 13, 14 y 15) no son números BCD; sin embargo, generan una única salida. Para la línea decimal 10, entradas HLHL, la columna de salida indica que se activan la salida d, e, y g. Formando una pequeña c.
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3.5 Display de 7 segmentos.
El Pin de Enabled representa al pin (Vcc – Gnd) de la imagen superior, segun sea el tipo de display utilizado. como podemos ver el catodo Común se enciende con un 0 logico (0 Volt) mientras que el anodo Común lo hace con un 1 logico (5 volt). Los siguientes pines (A-B-C-D-E-F-G) representan cada led interno del 7 segmentos, en el caso del Catodo Común se encenderán con un 1 lógico mientras que en Ánodo Común se encenderá con un 0 Logico. Por ejemplo si suponemos que estamos trabajando con un Cátodo Común – – – – –
Si ponemos A-B-C en 1, el 7 segmentos nos mostrara un “7” Si ponemos B-C-F-G en 1, el 7 segmentos nos mostrara un “4” Si suponemos que estamos trabajando con un Anodo Común Si ponemos E en 1, el 7 segmentos nos mostrara un “9” Si ponemos B en 1, el 7 segmentos nos mostrara un “6”
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3.6 Torch-LDR
Las LDR (Light Dependent Resistor, o Resistor Dependiente de la Luz) son, como su nombre lo indica, resistencias cuyo valor varía de acuerdo al nivel de luz al que están expuestas. Si bien los valores que puede tomar una LDR en total oscuridad y a plena luz puede variar un poco de un modelo a otro, en general oscilan entre unos 50 a 1000 ohmios (1K) cuando están iluminadas (por ejemplo, con luz solar) y valores comprendidos entre 50K (50,000 Ohms) y varios
4. Descripción del proyecto El contador fotoeléctrico que se describe en este proyecto es un circuito que cuenta la cantidad de veces que un objeto opaco se interpone entre un rayo de luz y un sensor óptico. El estado de la cuenta se visualiza en tres displays de siete segmentos, permitiendo la cuenta en línea hasta de 999 objetos. Nuestro contador utiliza como sensor una LDR (resistencia dependiente de la luz) o fotocelda. La luz puede provenir de una fuente natural (sol) o artificial (lámparas incandescentes, fluorescentes, de neón, etc.), Cuando la cuenta llega a su tope máximo (999), el circuito la reinicia nuevamente en 0 y envía una señal de sobreflujo que puede utilizarse externamente para ampliarla longitud del conteo a 4ó más dígitos. Permite contar objetos de cualquier índole, sin importar su forma o su peso. Esta es una de sus principales ventajas. Los contadores fotoeléctricos se utilizan en una gran variedad de aplicaciones, domésticas e industriales, y sustituyen a los contadores electromecánicos convencionales en numerosas.
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4.1 Diagrama de bloque.
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4.2 Operación.
El sistema consta, básicamente, de un sensor de luz (LDR), un conformador o contador de pulsos, un contador BCD, un Decodificador de BCD y un displays de 3 dígitos. En conformador de pulsos a condiciones normales, la fuente de luz ilumina la fotocelda y su resistencia es muy baja. Como resultado, la entrada del inversor Schmitt-trigger recibe un alto y su salida es baja. Cuando se interpone un objeto entre el rayo de luz y la fotocelda, la resistencia de la fotocelda aumenta, aplicando un bajo a la entrada del inversor Schmitttrigger (PIN 2). Como respuesta, la salida del circuito realiza una transición de bajo a alto, es decir, produce un flanco de subida. Cuando el objeto deja de interrumpir el rayo de luz, la resistencia de la fotocelda disminuye y la salida del inversor se hace nuevamente baja. El resultado neto de este proceso es la emisión de un pulso positivo de voltaje. Este pulso se aplica al contador. Las fotoceldas no responden inmediatamente a los cambios en la intensidad de la luz incidente y, por tanto, generan señales lentas. Esta es la razón por la cual se emplea una compuerta Schmitt-trigger como dispositivo conformador de pulsos. La R2 permite ajustar la sensibilidad de la fotocelda de acuerdo a la intensidad de la luz incidente. La resistencia R1 sirve de protección, evitando que circule una corriente excesiva está cuando la LDR está iluminada. El contador de pulsos es el corazón de este proyecto. Está desarrollado alrededor de un circuito integrado CI74190. Este chip, consiste de tres contadores BCD conectados en cascada. El primer contador registra, en código BCD, las unidades, el segundo las decenas y el tercero las centenas del número de pulsos. Por ejemplo, si han ingresado 319 pulsos, en las salidas del primer contador se tendrá el código BCD 0011 (3), en las salidas del segundo el código 0001 (1) y en las salidas del tercero el código 1001 (9).Los códigos se rotan secuencialmente en las salidas del contador CI74190.
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Los pulsos provenientes del conformador se aplican al pin 14 del CI74190. El condensador C1 determina la frecuencia de exploración, es decir, la rapidez con la cual el CI74190 muestra secuencialmente en sus salidas los códigos de las unidades, decenas y centenas de la cuenta actual Las salidas del contador alimentan un decodificador 7447, el cual convierte los códigos BCD en un código de siete segmentos que excita, secuencialmente, los displays encargados de visualizar las unidades, decenas y centenas de la cuenta.
4.3 Cálculos de la fuente.
𝑽𝒆𝒇 = 9𝑣 𝑽𝒑 = 12.7𝑣 𝑽𝒎𝒂𝒙 = 12.7 − (2 × 0.7) = 11.3𝑣 𝑽𝒑𝒑𝒓 = 10% × 11.3 = 1.13𝑣 𝑽𝒎𝒊𝒏 = 11.3 − 1.13 = 10.17𝑣 𝑪=
10 × (1) 10 × (1) = = 8400𝑢𝐹 𝑓 × (𝑉𝑝 − 1.4) 120 × (11.3 − 1.4)
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5. Resultados alcanzados.
Descrito el diseño de un contador foto eléctrica para personas u objetos. Efectuado las pruebas y cálculos respectivos para nuestro contador. Demostrado el funcionamiento del contador fotoeléctrico mediante una simulación en el software proteus.
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6. Bibliografía “Lógica Digital Integrada: teoría, problemas y simulación”. S. Acha, M.A. Rioseras y otros. Ed. Ra-Ma 2006.
“Electrónica Digital”. J: L Martín González y otros, Delta Publicaciones, 2007.
“Lógica Digital y Micro programable. Remiro Domínguez, F., Gil Padilla, A.J., Cuesta García, L.M. Ed. McGraw-Hill. Madrid, 1999”
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7. Anexos
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