Dispositivos Lógicos Programables

INTRODUCCIÓN

La construcción del presente trabajo pretende escoger una propuesta que de una solución fundamentando un método de diseño creado para dar solución a una aplicación especifica por medio de la herramienta microwind.

El grupo de trabajo colaborativo por medio del foro de escogerá el mejor diseño y lo consolidara presentando el producto final.

El Incremento de popularidad y de utilización de los dispositivos lógicos programables o PLDs está siguiendo un proceso solamente comparable al que hace algunos años acompañó a los microprocesadores. Los PLDs se utilizan en casi todos los nuevos equipos electrónicos de control, industriales, de consumo, de oficina, de comunicaciones.

OBJETIVOS

 Lograr que le grupo de trabajo colaborativo interactúe y consolide un producto final

 Investigar las aplicaciones de los dispositivos lógicos programables en el sector industrial

 Plantear soluciones adecuadas a problemas que involucran las temáticas referenciadas, de los dispositivos lógicos programables en el sector industrial

DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD

1. INESTIGACIÓN

Realice una investigación (máximo 4 páginas) sobre aplicaciones específicas de los Dispositivos Lógicos Programables en robótica.

ESTRUCTURA Y PROGRAMACIÓN DE ARREGLOS LÓGICOS GENÉRICOS

(GAL´S) CON APLICACIÓN AL CONTROL DE UN BRAZO ROBOT MECÁNICO

Se muestra el funcionamiento del arreglo lógico genérico GAL (Generic Array Logic) aplicado al control de un brazo mecánico.

Se diseña un circuito secuencial y se estructura la programación del circuito integrado GAL16V8, sus terminales de salida se usan para controlar el movimiento del brazo, a través de tres motores de 5 Vdc.

Se producen así, tres grados de libertad, que son; pinzas de sujeción, brazo y soporte, respectivamente.

El movimiento se activa con engranes dispuestos en un mecanismo "planetario".

Los motores se energizan con una interface que se implementa con transistores de potencia.

En general, los GAL, son circuitos integrados de lógica programable que utilizan tecnología MOSFET, éstos cuentan con un arreglo matricial de fusibles que inicialmente conectan todas las terminales de entrada del circuito, con todas las compuertas de un arreglo AND-OR.

Además contiene una sección denominada Macrocelda Lógica de Salida OLMC (Ouput Logic Macro Cell), que es una sección del GAL que incluye a los elementos necesarios para configurar sus salidas, de cuatro maneras lógicas distintas.

Con los GAL´s se proporciona una herramienta versátil en la solución de sistemas lógicos combinatorios o secuenciales.

Los circuitos que se generan con esta técnica de diseño son pequeños y consecuentemente económicos.

La lógica programable se usa como una manera de "personalizar" los diseños lógicos, es decir, se diseñan pensando en el hardware propio.

Los primeros PLD´S se programaron por máscara y se desarrollaron por fabricantes de computadoras, a principios de los sesentas llegó la lógica programable por fusibles y desde entonces ésta técnica, estuvo disponible tanto para pequeños como para grandes usuarios.

Figura 1. Geometría del brazo robot mecánico

La tarea del diseñador lógico se simplifica con el uso del software, existen programas con los que actualmente se realizan tareas de diseño y minimización de lógica secuencial, esto es, representación Booleana de alto nivel, el software facilita la selección de dispositivos y ayuda a generar vectores de prueba para la simulación del circuito antes de su implementación final.

Con referencia a las ecuaciones que se obtienen para su aplicación en el brazo de robot, y dada la existencia en el mercado, utilícese el GAL16V8, tres motores de 5 Vdc, y una interfaz de potencia de transistores para cada uno de los motores.

La secuencia del problema a resolver es la siguiente:

1.- Se inicia la secuencia con los motores en reposo

2.- Activación del cierre de las tenazas de sujeción

3.- El brazo se habilita y sube

4.- Girar la base de soporte de la estructura

5.- Inversión de la secuencia de los pasos 4 al 1

6.- La operación se repite de nueva cuenta.

En su estructura interna se encuentra un plano AND programable a la entrada, es programable por medio de MOSFET´S [1], [2] y [3] de compuertas flotantes.

El GAL16V8 posee las siguientes características: El microcircuito consta de 20 terminales. La fuente de alimentación es; Vcc = 5 Volts ± 5% Consumo de corriente 90 mA. Frecuencia máxima del reloj para los FF, 41.6M Hertz Vih, voltaje de entrada en nivel alto = 2 Volts. Voh, voltaje de salida en nivel alto = 2.4 Volts. ViL, voltaje de entrada en nivel bajo = 0.8 Volts. VoL, voltaje de salida en nivel bajo 0.5 Volts. Temperatura de operación de 0 a 75 ° C. Admite 16 variables de entrada diferentes y Ocho (8) variables de salida diferentes.

El GAL16V8 es un dispositivo de la familia de los Dispositivos Lógicos Programables PLD’S, contiene importantes mejoras sobre sus antecesores, que lo hacen versátil y funcional, la principal ventaja es su reprogramabilidad, es decir, el GAL16V8 ofrece la opción de borrar las ecuaciones grabadas en él mediante pulsos eléctricos, su celda básica es una EECMOS, que le proporciona la característica de borrable, además ofrece un bajo consumo de corriente.

Se graba en el GAL16V8 el archivo en un programador de dispositivos programables y queda listo para la aplicación. Finalmente se conecta el circuito de control y de potencia del brazo mecánico, se observa en la figura 4 un circuito buffer (74LS125) [4] necesario para obtener la corriente de disparo de los transistores de potencia que gobiernan el sentido de giro de los motores de 5 Vdc, con el 74125 se produce la señal necesaria en los transistores, para obtener el movimiento de avance y retroceso en las pinzas de sujeción, brazo y base de soporte, respectivamente. Se conectan además leds como indicadores puntuales del proceso, en cada una de las salidas para observar

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