CONTADOR CONTADOR FOTOELÉCTRICO Resumen El presente informe informe tiene tiene la nalidad de explicar el proceso proceso que que se ha llevado a cabo para el diseño diseño y y construcción construcción de de un circuito electrónico, el cual básicamente tiene la función función de de un contador decimal de 3 dígitos, es decir, dicho contador va a llevar una cuenta secuencial que va desde el nmero ! hasta el nmero """# $o innovador es la adaptación y el uso que le asignaremos al contador, como la activación de la cuenta por medio de diodos diodos led led $%& que van a servir como sensores sensores infrarro'os infrarro'os o pulsadores# Este diseño consta de circuitos circuitos integrados integrados de la tecnología tecnología ()*+ ()*+ (-., una tecnología como la //$, o $ógica $ógica de de / /ransistor ransistor a /ransi ransisto stor, r, componentes que en el transcurso del presente informe voy a detallar con una mayor mayor profu profund ndida idad0 d0 en este este caso caso se ha usado usado un conta contador dor )(123 y su respectivo decodicador (%223, además de sus displays 3. de siete segmentos para la visuali4ación de la cuenta, entre otros componentes# (on respecto a la aplicación en la realidad, este circuito lo deseamos implementar implementar en el área de seguridad seguridad,, para ser más especícos en busca de la me'ora y ecacia ecacia de de los sistemas sistemas de de seguridad de los locales con respe espect cto o a la cap capacid acidad ad máxim áxima a per permiti mitida da por por un dete deterrmina minado do establ estableci ecimie miento nto o local local comer comercia cial, l, insta instalan lando do este este dispo disposit sitivo ivo en la puerta de entrada de un local con el n de poder poder visuali4ar visuali4ar la cuenta de las personas que ingresan y supervisando que no exceda la capacidad máxim máxima a permit permitida ida o aforo aforo de dicho dicho local, local, con con la nali nalida dad d de evitar evitar tragedias o desgracias como lo ocurrido en la discoteca 56topía5, solo por nombrar un e'emplar caso muy conocido#
Introducción El presente traba'o traba'o nace nace a ra4ón de un traba'o práctico encomendado por el docente del curso de %ibu'o %ibu'o Electrónico, Electrónico, el 7ng# 8ilder &omán0 el cual cual consi consiste ste en crea crear, r, diseñ diseñar ar y constr construi uirr un proyecto que involucre involucre netamente el nuestro campo el cual es la electrónica electrónica,, esto con el n de poner a prueba y en práctica lo aprendido en las diferentes sesiones de aprendi4a'e aprendi4a'e y y clases dictadas por el mencionado ingeniero encargado del del curs curso, o, usan usando do las las herramientas del del dibu dibu'o 'o elec electr trón ónic ico o y todo todos s los medios medios pertinentes pertinentes y necesarios para poder llevar a cabo un buen proyecto de n de curso por motivo del cierre del ciclo acad9mico :!11 ; 77# ce *>ce ?isio ?isio o el (ircuit )a@er, solo por mencionar algunos de estos potenciales programas de dibu'o electrónico, tambi9n haremos uso
de todo lo aprendido acerca de simbología puesto que más adelante podremos apreciar grácos del circuito contador que estamos desarrollando, además de los diagramas de bloque para un me'or entendimiento de los procesos que demanda la construcción de nuestro circuito# *tro punto, enumerando lo aprendido que pondremos en práctica es la reali4ación de un informe de investigación ordenado y con una estructura denida y coherente, para que así el lector pueda entender me'or el la idea o mensa'e que queremos transmitir, en este caso la utilidad del proyecto#
Fundamento teórico Arimeramente este circuito lo hemos montado sobre un Arotoboard, por lo tanto les voy a dar un alcance a groso modo de las características principales del Arotoboard# #
El Protoboard: +e conocen en castellano como 5placa de prototipos y son esencialmente unas placas agu'ereadas con conexiones internas dispuestas en hileras, de modo que forman una matri4 de taladros a los que podemos directamente 5pinchar5 componentes y formar el circuito deseado# (omo el nombre indica, se trata de montar prototipos, de forma eventual, nunca permanente, por lo que probamos y volvemos a desmontar los componentes, quedando la protoboard lista para el próximo experimento# Es una especie de tablero con oricios, en la cual se pueden insertar componentes electrónicos y cables para armar circuitos# (omo su nombre lo indica, esta tableta sirve para experimentar con circuitos electrónicos, con lo que se asegura el buen funcionamiento del mismo# +e recomienda hacer las siguientes conexiones a n de garanti4ar un óptimo funcionamiento de nuestro circuito#
2 El Circuito Inte!rado "C#$%%& 'Contador(: El integrado )(123 está formado de contadores B2$+"!, latches que almacenan la información por un tiempo determinado y la multiplexación que controla los display# El pin 1(1C. y 3(1C., son las que controlan la oscilación interna para que se muestre el barrido de los display# $a patilla 12overDo=. la cual permite amplia el rango con otro contador )(123# $a patilla 13reset. pues obviamente sirve para resetear el circuito# $a patilla 1!latch enable. funciona como un stop lo que hace es deshabilitar los latches para que sigan cargando datos como resultados se quedan con los dígitos anteriores# $a patilla 1:cloc@. es donde conectamos la frecuencia en este caso proporcionada por el $)# $a patilla 11disable. deshabilita el cloc@# El volta'e máximo es 1?#
& El Circuito Inte!rado CD$%$& 'Decodi)cador(: El decodicador (%223 es un circuito lógico que acepta un con'unto de entradas que representan nmeros binarios y que activa solamente la
salida que corresponde a dicho dato de entrada# En un decodicador, dependiendo de la combinación en sus entradas se determina qu9 nmero binario combinación. se presenta a la salida correspondiente a dicho nmero, mientras tanto todas las otras salidas permanecerán inactivas Este decodicador sirve para mostrar salidas decimales a entradas binarias# $as entradas pueden estar dadas por cualquier dispositivo que tenga 2 salidas digitales como la computadora, un micro, o +implemente utili4ando s=itches para conmutar los unos y ceros#
$ El oscilador CD$*+&: Este circuito integrado incluye cuatro compuertas F
(ircuito 7ntegrado ()*+, es una compuerta F
% El Dis,la- .CD de /iete /e!mentos: El display que utili4aremos será reali4ado con ledHs consecutivos utili4ando los mismos principios que un display de siete segmentos de ánodo comn# Es decir que todos los segmentos estarán conectados al vcd y la tierra se proporcionara a trav9s del (%223#
En la siguiente gura se muestra como conectar el display, tanto el de ánodo comn imagen superior. como el de cátodo comn imagen inferior.#
Fote que las resistencias deben ser de 33! ohms y quedan conectadas en serie con cada $E% del display# ?ea que en el caso del display de ánodo comn, el pin comn cualquiera de ellos. es conectado a ?cc y en el caso del display de cátodo comn, el pin comn cualquiera de ellos. se conecta a tierra el negativo de la batería.# En el display de ánodo comn, un segmento se ilumina cuando su pin correspondiente se conecta a tierra $.# En el display de cátodo comn, un segmento se ilumina cuando su pin correspondiente se conecta a ?cc G.#
Ob0eti1os del ,ro-ecto •
El ob'etivo principal de este proyecto es poner en práctica nuestras habilidades aprendidas con respecto a los programas de dibu'o, puesto que vamos a presentar diferentes grácos o circuitos que hubo que dibu'arlos en algn soft=are o programa que aprendimos a e'ecutar o mane'ar en el transcurso de este curso, tal como en el (ircuit )a@er o ?isio, tambi9n vamos a poder observar dibu'os hechos en el Aroteus, con el n de poder pasar nuestro circuito desde el diseño en Arotoboard a una Alaca impresa, por ende resalto la importancia de estos programas o herramientas virtuales que nos van a ayudar en la reali4ación de este proyecto, ya sea en un dibu'o de un circuito o diagrama electrónico, la simulación del mismo para vericar su correcto funcionamiento con el n de evitar fallas o quemaduras de componentes en la realidad hasta el diseño de las conexiones, pistas y ubicaciones de los distintos componentes que necesita este proyecto al momento de hacer la Alaca A(C#
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*tro ob'etivo del proyecto es aprender a interpretar los distintos grácos, dibu'os, esquemas, circuitos e información que demanda la reali4ación de este proyecto, puesto que en el transcurso del proceso de investigación e indagación de los procesos de diseño y recopilación de información adicional y detallada, principalmente de los datasheet de los diferentes componentes usados en el mismo, nos exigía conocimientos básicos de electrónica digital, además nociones básicas del idioma 7ngl9s, ya que los datasheet u ho'a de datos de los integrados y demás componentes están escritos en ese idioma# &esaltamos tambi9n la importancia de la puesta en prueba de la capacidad de organi4ación de los diferentes grupos formados, además de la explicación y exposición que va a hacer cada grupo acerca de su proyecto, ya que es una oportunidad de aprender a defender una cierta posición o sustentar el mensa'e que se quiere transmitir durante la exposición dirigida a un determinado grupo de personas, esto nos acerca más a la realidad profesional, en la que tenemos que exponer diferentes proyectos y debatir contra las oposiciones manteniendo y defendiendo nuestra idea#
Eui,os3 materiales - 4erramientas utili5ados • • • • • • • • • • • • • • •
1 Aotenciómetro de 1!!@# R# 2 &esistencias de 1@# R23 R#23 R#&3 R#$ : &esistencias de I#@# R&3 R$ B &esistencias de 33!*# R%3 R63 R73 R83 R+3 R#*3 R## 1 Jotoresistencia $%&# 1 (ondensador de !#!!1 6f# C# 3 /ransistores :F3"!I# 9#3 923 9& 1 (ircuito integrado (%2!"3# 1 (ircuito integrado )(123# 1 (ircuito integrado (%223# 3 %isplays B segmentos de ánodo comn $
Procedimiento En el presente capítulo vamos a detallar todo el procedimiento paso a paso, explicando a la ve4 el funcionamiento de cada componente# El contador fotoel9ctrico que se describe en este proyecto es un circuito que cuenta la cantidad de veces que un ob'eto opaco se interpone entre un rayo de lu4 y un sensor óptico, en este caso, las personas, ya que este dispositivo se piensa implementar en las puertas de ingreso a los locales, como ya se mencionó anteriormente# El estado de la cuenta se visuali4a en tres displays de siete segmentos, permitiendo la cuenta en línea hasta de """ ob'etos# El contador utili4a como sensor un $%& resistencia dependiente de la lu4. o fotocelda# $a lu4 puede provenir de una fuente natural sol. o articial lámparas incandescentes, Duorescentes, de neón, etc#.#(uando la cuenta llega a su tope máximo """., el circuito la reinicia nuevamente en ! y envía una señal de sobre Du'o que puede utili4arse externamente para ampliar la longitud del conteo a 2 ó más dígitos# El circuito tambi9n proporciona la facilidad de borrar la cuenta reset. o detenerla stop. en cualquier momento# Fo utili4a partes móviles y es extremadamente compacto, gracias a la adopción de una t9cnica digital conocida como mltiplex por división de tiempo#
electromecánicos convencionales en numerosas situaciones# +e pueden emplear para contar personas, animales y ob'etos como ho'as, botellas, latas, ca'as, bolsas, etc#
# Dia!rama de bloues: El siguiente esquema pertenece al diagrama de bloques de este proyecto, es decir, los procesos por el cual se explica me'or su funcionamiento# El sistema consta, básicamente, de un sensor de lu4 $%&., un conformador de pulsos, un contador C(% de 3 d9cadas multiplexado, un decodicador de C(% a siete segmentos y un displays de 3 dígitos#
2 Desarrollo del Pro-ecto - r;)cos: En esta gura se muestra el circuito correspondiente al conformador de pulsos# En condiciones normales, la fuente de lu4 ilumina la fotocelda y su resistencia es muy ba'a# (omo resultado, la entrada del inversor +chmittKtrigger recibe un alto y su salida es ba'a#
(uando se interpone un ob'eto entre el rayo de lu4 y la fotocelda, la resistencia de esta ltima aumenta, aplicando un ba'o a la entrada del inversor +chmittKtrigger# (omo respuesta, la salida del circuito reali4a una transición de ba'o a alto, es decir, produce un Danco de subida# (uando el ob'eto de'a de interrumpir el rayo de lu4, la resistencia de la fotocelda disminuye y la salida del inversor se hace nuevamente ba'a# El resultado neto de este proceso es la emisión de un pulso positivo de volta'e# Este pulso se aplica al contador# $as fotoceldas no responden inmediatamente a los cambios en la intensidad de la lu4 incidente y, por tanto, generan señales lentas# Esta es la ra4ón por la cual se emplea una compuerta +chmittKtrigger como dispositivo conformador de pulsos# El potenciómetro &: permite a'ustar la sensibilidad de la fotocelda de acuerdo a la intensidad de la lu4 incidente# $a resistencia &1 sirve de protección, evitando que circule una corriente excesiva cuando el potenciómetro está en su posición de mínima resistencia y la $%& está iluminada# El contador de pulsos es el cora4ón de este proyecto# Está desarrollado alrededor de un circuito integrado )(123# Este chip, consiste de tres contadores C(% conectados en cascada# El primer contador registra, en código C(%, las unidades, el segundo las decenas y el tercero las centenas del nmero de pulsos# Aor e'emplo, si han ingresado 31" pulsos, en las salidas del primer contador se tendrá el código C(% !!11 3., en las salidas del segundo el código !!!1 1. y en las salidas del tercero el código 1!!1 ".#Estos tres códigos se rotan secuencialmente en las salidas del contador )( 123, apareciendo cada uno durante una pequeña fracción de tiempo 1#I ms.# Esta forma de presentar información digital se conoce como mltiplex por división de tiempo# $as salidas del contador alimentan un decodicador 223C, el cual convierte cada código C(% en un código de siete segmentos que excita, secuencialmente, los displays encargados de visuali4ar las unidades, decenas y centenas de la cuenta#
& Dia!rama de cone
la frecuencia de exploración, es decir, la rapide4 con la cual el )(123 muestra secuencialmente en sus salidas los códigos de las unidades, decenas y centenas de la cuenta actual#
