Electronica Automotriz

Electrónica digital automotriz

Electrónica digital automotriz es un documento para aquellos que se quieran iniciar en esta rama de la reparación de vehículos, el documento trata la parte teórica totalmente necesaria para la formación en la electrónica digital, digamos que son las bases de esta ciencia, y que evidentemente se aplica en todos los componentes electrónicos del vehículo.

1. Señales analógicas y digitales

2. Las puertas eléctricas

1ª combinación lógica

2ª combinación lógica

3ª combinación lógica

3. Las puertas lógicas electrónicas

Empecemos por la puerta lógica 0, también llamada OR.

Continuemos con la puerta lógica Y o AND.

Veamos ahora la puerta inversora NO (NOT)

Puertas inversas a puertas lógicas “O” y “Y”

La puerta NO-O(NOR)

La puerta NO-Y(NAND)

Puerta O-exclusiva (Exclusive-OR)

Práctica resumen: Central de alarma

4. Componentes de electrónica digital

Sistema de numeración binaria 14 El Decodificador y el sistema binario BCD

Ejemplo de montaje práctico con el CI 74HC147

Los Multiplexores

Visualizadores de números

Visualizador de siete segmentos cátodo común

Visualizador de siete segmentos de ánodo común

Los decodificadores

Demultiplexores

1. Señales analógicas y digitales

Si representamos en una gráfica, las diferentes medidas de la temperatura que va teniendo un cuerpo en el transcurso de un determinado tiempo, tendríamos una gráfica Temperatura-tiempo tal como puede mostrar la figura 1. A este tipo de medidas o señales las llamaremos “analógicas” y las definiremos como señales, generalmente variables, que pueden tomar cualquier valor.

Otros ejemplos pueden ser las señales que se obtienen con un micrófono, una señal de la corriente alterna, las ondas cerebrales...

Cuando las señales varían a intervalos determinados como si fuesen intervalos escalonados y que por lo tanto entre un valor y el siguiente no pueden tomar valores intermedios, les llamaremos señales “digitales”. Cuando la señal solo puede tomar dos valores, por ejemplo: si o no; abierto o cerrado; 0 o 1 entonces les llamaremos señales “binarias” y este es el tipo de señal que trabaja un sistema electrónico digital como puede ser un ordenador. Las señales binarias también se llaman “bits” (BInary digiT), que es la unidad mínima de información. Estas señales binarias, tal como se encuentran en la electrónica digital, tienen dos niveles de tensión a los cuales se les asigna los estados “0” y “1” con estos valores:

1 => On de 2 a 5 voltios

0 => Off de 0 a 0,8 voltios

Debido a los avances de la técnica nos interesa que una señal física analógica sea trabajada por sistemas electrónicos digitales por lo que debemos transformar la señal analógica que recibimos en una señal digitalizada y una vez tratada (convertida en digital), luego devolverla al estado analógico para poder ser captado o reproducida con los medios adecuados

Un ejemplo sería la estructura de un sistema musical digitalizado y puede ser de la siguiente forma:

Una vez obtenida la señal por medio de un micrófono la convertimos en digital a través de un Convertidos Analógico-Digital para ser introducida en un proceso de sonido y una vez tratada por el Procesador electrónico, se volverá a convertir en analógica con el Convertidor Digital-Analógico para ser amplificada adecuadamente y ser reproducida por los bafles.

¿Qué hacen los convertidores analógicos-digitales?. Supongamos que tenemos una onda sinusoidal. Para convertirla en digital, la dividimos en pequeñas ondas cuadradas, como si fuesen binarias.

También podemos estrechar la longitud de la onda, como si la hiciésemos más estrecha, conservando su amplitud. Habremos comprimido la señal de tal forma que ocuparía menos espacio, y por lo tanto podríamos pasar la información más rápidamente y también. El elemento que hace esta función se llama Compresor. Con todo hay otros tipos de comprimir el conjunto de señales.

2. Las puertas eléctricas

¿Para que sirve una puerta? Para dejar pasar o no dejar pasar algo o alguien, según si está abierta o cerrada.

Y, entonces, a un interruptor ¿cómo la podemos llamar también? Pues..., una puerta eléctrica, ya que puede dejar pasar la corriente o no dejarla pasar. La distinta combinación de interruptores da lugar a que las llamemos técnicamente “combinaciones lógicas”

1ª combinación lógica

Si tenemos dos interruptores colocados en paralelo y colocamos una lámpara como en la figura

tanto si está cerrado el interruptor A “o” sólo está cerrado el interruptor B, se encenderá la lámpara.

Sí ninguna está cerrada, no se encenderá la lámpara .

Si el interruptor A está cerrado (deja pasar la corriente) diremos que está en “1” o que está en señal “H” (Alto en inglés)

Si está abierto (no deja pasar la corriente por él) diremos que está en “0” o que es-tá en señal “L” (Bajao en inglés).

(lo mismo sucede con el interruptor B)

Por lo cual podemos escribir la siguiente tabla:

B A f

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

A este tipo de tabla se llama: “tabla de la verdad” de este circuito o montaje

¿En cuantos casos se encenderá la lámpara?. En tres.

Podemos llamar a este tipo circuito, un circuito de Puerta O (OR)

2ª combinación lógica

Hagamos otro montaje diferente. Coloquemos los interruptores en serie como en el montaje de la figura siguiente:

¿Qué será necesario para que se encienda la lámpara?. Que tanto el interruptor A como el B estén cerrados.

¿Qué pasará si uno de ellos se abre? Que la lámpara dejará de alumbrar porque se ha apagado.

Podemos llamar a este tipo de circuito, circuito de Puerta Y (AND) y la tabla de verdad será de la siguiente manera:

B A f

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

¿En cuantos casos estará encendida la lámpara?. En uno.

Haz ahora, tu mismo, la tabla de verdad de este circuito que te propongo:

Su tabla será esta: ¿Te ha salido igual?

C B A f

0 0 0 0

0 0 1 0

0 1 0 0

0 1 1 0

1 0 1 1

1 1 0 1

1 1 1 1

1 0 0 0

3ª combinación lógica

Por último, si hacemos un interruptor que funcione al revés, es decir, que en vez de cerrar el circuito lo habré y en vez de abrirlo , lo cierra, hemos construido un inversor y lo simbolizaremos por un pulsador que al pulsarlo abra el circuito, como representamos en el dibujo de abajo.

Si doy al interruptor A, se apaga la bombilla .y si dejo de dar el interruptor, se enciende por lo que la tabla de verdad será:

A f

0 1

1 0

y a esta puerta la llamaremos Puerta NO o NOT.

Como resumen para facilitar el entendimiento podemos expresar estos tres tipos de comportamiento, en forma matemática. y así podemos escribir:

Función O(OR) f= A+ B

Función Y(AND) f= A•B

Función NO(NOT) f=A

A estas expresiones se conocen como expresiones lógicas de las funciones. Es fácil acordarse si haces lo siguiente:

en el sistema paralelo o puerta O:

0+1=1

1+0=1

0+0=0

1+1=1

y en el sistema serie o puerta Y:

1*0=0

0*1=0

0*0=0

1*1=1

3. Las puertas electrónicas

Las puertas electrónicas son unos componentes en el que una unidad de ellos se compone de tres terminales fundamentalmente, uno para el A, otro para el B y otro para la salida f(0). Pero además necesitará otro terminal para la alimentación positiva (generalmente a +5V. y otro para la masa, llamada GND.

Sabes ya que un transistor puede hacer, entre otras cosas, de interruptor. Una puerta lógica electrónica no es más que una serie de transistores y otros componentes como resistencias y diodos, colocados en una pastilla donde puede haber de 10 a 10.000 componentes, en su mayor parte de transistores. Y así un circuito integrado que cumpla las funciones O puede ser el 7432, que tendrá la forma siguiente:

Como puedes observar en el dibujo esquemático, tiene en su interior dibujado cuatro piezas de esta forma y cada una de ellas representa una puerta lógica, por lo que este integrado tendrá cuatro puertas O

Pero veamos como funciona una puerta lógica. Se compone de una entrada A y de otra entrada B; de un cuerpo que combina estas dos entradas para dar una salida f de acuerdo con la tabla de verdad. Así la entrada A es la pata 1 del integrado, la B es la 2 y la f en la pata 3.

¿Cómo hacemos que la entrada A o B estén en 1 o en 0, que es lo mismo que decir en H o en L?A través de dar una tensión o no a las patas correspondientes del integrado. Para valores 1 se suele aplicar una

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