Contador secuencial para encendido de motor DC

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DE EDUCACION SUPERIOR

UNIVERSIDAD BOLIVARIANA DE LOS TRABAJADORES JESUS RIVERO

SEDE CNT CANTV

PNF: SISTEMA DIGITALES

FACILITADOR: FRANKLIN PLANCHART

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REALIZADO POR:

TSU JESUS ROJAS

INTRODUCCION

En el siguiente informe detallaremos a continuación el diseño y funcionamiento de una maquina secuencial que cuenta de 0 a 9, y que controle el encendido y apagado de un motor de corriente continua (DC) en determinados tiempos.

Para la implementación de esta maquina contadora utilizaremos componentes electrónico de lógica digital tales como Flip-Flop JK, compuertas AND, NAND, OR, decodificadores de BCD a 7 Segmentos junto a un conjunto de resistencias, diodos Led, transistores, relés, condensadores etc,

Diseñaremos un contador de décadas con decodificador de binario a 7segmentos, un multivibrador astable de 1Hz a partir de las bondades del NE 555, también diseñaremos un circuito lógico de control acompañado de un circuito de acople para el encendido del motor DC y por último las fuentes de poder que alimentara a todos estos circuito nombrados anteriormente para su correcto funcionamiento.

Desarrollo

1. Contador de décadas con FLIP-FLOP JK.

Materiales utilizados: Flip-Flop JK (SN74LS76A), Resistencias de 330Ω, Decodificador de Binario a 7 segmentos (DM 74LS47P), Display 7 segmentos con configuración en ánodo común.

En la siguiente grafica se muestra la configuración del contador de décadas (0 a 9)

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Esta configuración es la más usada para la construcción de un contador de 0 a 9 (contador de décadas asíncrono) y está construido a base de 4 FLIP-FLOPS JK  y una puerta NAND  la cual pone en 0 a los FLIP-FLOPS  al llegar la cuenta máxima (1010). Se conectan todas las entradas JK de los 4 FLIP-FLOPS a +5V y la entrada del reloj que comanda al sistema en la entrada del primer FLIP-FLOP (CLK1 U1A), la salida (Q15 U1A) se conecta a la entrada de CLK del segundo FLIP-FLOP (U1B) y así sucesivamente hasta conectar los 4 FLIP-FLOPS. Cabe destacar que hay que conectar las entradas de PRESET (SD) pines 2 y 7 de todos los FLIP-FLOPS a +5V para que pueda funcionar correctamente los FLIP-FLOPS

 Como se sabe un contador de 4 bits, llega a una cuenta máxima binaria de 1111 que equivale a 16 en decimal, por lo que la puerta NAND  debe activarse inmediatamente después de la cuenta 1001 0 9 en decimal para que el contador sea mod-10. Entonces, como la cuenta inmediatamente después de 1001 es 1010, entonces se conectan las entradas de la puerta NAND  a las salidas de FF2 (Q11 U1B) y FF4 (Q11 U2B) que al mandar los unos a las entradas de la NAND la activan enviando un pulso a las entradas de reset (borrado o CLR) de los FLIP-FLOPS colocándolos en cero y reinicializando la cuenta.

Las salidas Q15 U1A, Q11 U1B, Q15 U2A, Q11 U2B se conectan a las entradas A,B,C,D del 7447 y las salidas QA,QB,QC,QD,QE,QF,QG se conectan al display 7 segmento a través de una resistencia de 330Ω para mostar en el display el numero en decimal que se genere a las salidas de los FLIP-FLOPS.

1. Clock del sistema (LN 555 ASTABLE 1SEG (U6))

Materiales utilizados: Timer single (LN 555), resistencia de 1KΩ, resistencia variable de 100KΩ, capacitor de 10 µF, capacitor cerámico de 10ηF, resistencia de 330Ω, diodo led.

En la siguiente grafica se muestra la configuración del NE 555 como Multivibrador Astable con frecuencia de 1seg.

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Un Multivibrador Astable puede ser producido por la adición de resistencias y un condensador para la temporización del 555. El tiempo básico durante el cual la salida es alta o baja está determinado por las dos resistencias conectadas externamente y un condensador.

Clock: Un reloj es simplemente una onda cuadrada es decir, estados de alta y baja alternativas. Cada ciclo de reloj más o menos se alternan con un ciclo de frecuencia y tasa específica. La frecuencia es el número de ciclos completados en 1seg y el trabajo es la relación del período de tiempo de estado alto al período de tiempo del estado bajo.

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Podemos configurar el LM 555 (U6) para trabajar a la frecuencia deseada seleccionando la combinación adecuada de las resistencias y capacitancia.

Frecuencia ≈ 1.44 / {(R4 + 2RV5) * C1}

Frecuencia ≈1.44 / {(1K Ω + 2*100K Ω) * 10µF}

Frecuencia ≈ 1Hz

También, 555 puede producir ondas con ciclo de trabajo más del 50%.

Ciclo de trabajo = (R4 + RV5) * 100 / (R4 + 2RV5)

Donde el ciclo de trabajo = al período de tiempo cuando la salida es 1 al período de tiempo cuando la salida es 0.

Circuito de Trabajo

El condensador C1 comienza a cargarse hacia Vcc a través de las resistencias R4 y RV5. Debido a esto, la constante de tiempo de carga es (R4 + RV5) C1. Eventualmente, la tensión de umbral exceda +2/3 VCC, el comparador 1 tiene una salida de alta y activa el FLIP-FLOP de manera que su Q es alto y la salida del temporizador es baja. Con Q alta, se satura el transistor se descarga por pin 7 razón por la cual el condensador C1 se descarga a través de la resistencia RV5  con un tiempo de descarga constante R2 C.

Con la descarga del condensador, se provocar una tensión inversa y decreciente en la entrada del comparador 2. Cuando la tensión desciende por debajo de 1 / 3VCC, la salida del comparador 2 pasa a alta y esto restablece el FLIP-FLOP de manera que la salida del temporizador es alto. Esto demuestra la auto-transición que produce los estados de bajo a alto y así se repite cíclicamente.

1. Circuito lógico de control de encendido y apagado de motor de 12V

Materiales utilizados: Compuertas U4B, U4C (OR SN 74LS32), U7A, U7C, U7D, U8A, U8B (AND SN 74LS08), U5B, U5C, U5D (NAND SN 74LS00), resistencia de 330Ω, diodo led.

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