Notas electronicaTecnologia aplicadaHuajuapan de Leon, Oaxaca, Julio 07 2015

Temporizador de dos dıgitos.

Cruz Manzano Jesus EmmanuelMartınez Barragan Rafael

Ruız Avendano Gerardo Alejandro

Departmento de Electronica y MecatronicaUniversidad Tecnologica de la Mixteca, UTM, Huajuapan de leon, Oaxaca

e-mail: rmbarragan19@gmail.com

Resumen – Se implementara un circuito que tenga la funcion de untemporizador, debe recibir dos dıgitos decimales y hacer un corrimiento delos datos obtenidos, el temporizador debe detenerse en 0 y activar algunaalarma.

INTRODUCCION

Un temporizador es un dispositivo electronico (en este caso)que nos permite medir el tiempo, a este dispositivo se le puedeprefijar un tiempo (en segundos) y su objetivo es realizar unacuenta regresiva; normalmente cuando la cuenta alcanza el ce-ro, por medio de algun dispositivo se da una alerta de que elperiodo prefijado ha terminado. Para su armado se debe contarcon una senal que proporcione los pulsos de reloj, un codifica-dor de decimal a BCD (para recibir una entrada decimal), dosregistros de corrimiento paralelo – paralelo, dos contadores in-versos, dos decodificadores BCD a 7 segmentos y dos displaysde 7 segmentos, adicionalmente, se pueden usar otros disposi-tivos para implementar el sistema de alarma.

I. MARCO TEORICO

Temporizador.

Un temporizador o minutero es un dispositivo, con frecuenciaprogramable que permite medir el tiempo. La primera gene-racion fueron los relojes de arena, que fueron sustituidos porrelojes convencionales y mas tarde por un dispositivo ıntegra-mente electronico. Cuando transcurre el tiempo configuradose hace saltar una alarma o alguna otra funcion a modo deadvertencia.

Registro de corrimiento Paralelo – Paralelo.

Un registro de corrimiento es un circuito digital del tiposecuencial (su salida depende tanto de las entradas como delestado anterior de salida) que normalmente se compone deFlip-Flop tipo D, estos se encuentran conectados en cascada yademas comparten una misma senal de reloj. Recibe el nombrede registro de corrimiento debido a que podemos realizar uncorrimiento de la informacion que tiene almacenada, este

puede ser a la derecha o izquierda segun la conexion que setenga entre los Flip-Flop. En este caso, usamos el registro decorrimiento paralelo-paralelo, en donde todas las entradas seencuentran en paralelo (son accesibles) y las salidas tambien.

Rele.

El Rele es un interruptor operado magneticamente, este se acti-va o desactiva cuando el electroiman (que forma parte del rele)es energizado. Esta operacion causa que exista conexion o no,entre dos o mas terminales del dispositivo. Esta conexion selogra con la atraccion o repulsion de un pequeno brazo, llama-do armadura, por el electroiman. Este pequeno brazo conectao desconecta los terminales antes mencionados.

II. DESARROLLO

Para apoyarnos en la construccion de nuestro temporizadorharemos uso del siguiente diagrama de bloques, ası mismo,explicaremos tanto el funcionamiento como el modo deconexion entre los bloques.

Figura 1. Diagrama de bloques del temporizador.

1. Entrada en numero decimal y codificador a BCD.

La entrada esta dada en decimal, donde cada uno de los dipswitch representara a cada uno de los dıgitos decimales (0 a 9),para poder emplear el dato proporcionado, debemos codificareste dato y llevarlo a codigo BCD, es por ello que ocupamosun codificador de decimal a BCD, el cual implementaremos en

una GAL 22V10 por medio del siguiente codigo:

Figura 2. Codigo para implementar un codificador decimal a BCD.

En nuestro circuito, este bloque esta representado por los si-guientes componentes:

Figura 3. Entrada decimal y codificador.

La forma en que este bloque se relaciona con el bloque de co-rrimiento es por medio de las salidas de la GAL, ya que estasseran las entradas para el registro de corrimiento.

2. Registro de corrimientos.

Este bloque se compone de ocho flip-flop D, para la implemen-tacion de este bloque, es necesario usar una GAL y configurardentro de ella las 8 flip-flop D, donde obviamente tendremos 4entradas y 4 salidas para cada uno de los dos dıgitos de nues-tro temporizador. Cuatro de estas salidas se encuentran retro-alimentadas para que cuando le proporcionemos un pulso dereloj a nuestra GAL, los primeros 4 dıgitos binarios recibidosse recorran a los siguientes 4 dıgitos de entrada, y podamosmeter el codigo binario del siguiente numero. A continuacion,

se muestra una ilustracion que tiene el codigo implementadoen la GAL que funciona como registro de corrimiento:

El bloque ya implementado en nuestro circuito es el siguiente:

La forma en que este bloque se relaciona con los contadores espor medio de las 8 salidas, ya que cuatro de estas salidas seranla respectiva entrada que recibira cada uno de los contadoresinversos(son cuatro debido al codigo BCD de los numeros de-cimales.)

3. Contadores inversos y 555.

Estos bloques trabajan en conjunto. Primero hablaremos delos contadores, los cuales reciben en sus entradas el codigoBCD de un numero decimal, estos tienen la funcion de quecada que se presenta un pulso en su entrada de clock, cambiana un estado siguiente, estos estados se definen a la hora de

programar la GAL, que en base a su entrada, cambia al estadosiguiente; cabe mencionar que para el contador que recibeel codigo BCD del dıgito decimal menos significativo, elclock sera el proporcionado por el 555, mientras que para elcontador que recibe el codigo BCD del numero decimal massignificatvo, la entrada de clock sera el pin 17 del contador querecibe el codigo BCD del numero decimal menos significativo,esta salida enviara un pulso cuando el contador tenga 0000. Acontinuacion, se muestra el codigo implementado en la GALpara obtener el contador inverso.

A continuacion, se muestra el bloque que representa a los con-tadores inversos en nuestro circuito.

Las salidas de estos dos contadores son enviadas al ultimo blo-que donde se realiza la suma de los bits que componen a estassalidas, por otro lado, estas salidas tambien son enviadas a losdecodificadores BCD a 7 segmentos con el fin de poder visua-lizar las salidas.

4. Logica de salida.

Este bloque recibe, al igual que los decodificadores 74LS48,las salidas de los contadores inversos, solo que en este caso,la GAL contiene un codigo para que se realice la suma de losdıgitos que componen a los codigos BCD, el resultado de la ne-gacion de esta suma se hara presente en el pin de salida numero14 de nuestra GAL, es facil darse cuenta que solo cuando am-bos codigos BCD sean ’0000’, el resultado sera 1. Este pin desalida, servira como senal de conmutacion para el transistor. Acontinuacion se muestra el bloque de logica de salida:

El codigo que se menciona en la descripcion de este bloque esel siguiente:

Finalmente, los bloques que no se mencionan como puntos’importantes’ son tanto el bloque de decodificadores y display,como el bloque de alarma. A continuacion se hace una men-cion rapida pero consisa de esos bloques.

5. Decodificadores 74LS48 y displays.

Estos reciben el codigo de 4 bits que presentan los contado-res inversos en sus salidas, como ya se vio con anterioridad, acada una de estas combinaciones de entradas, el decodificadorle asigna un codigo de 7 bits de salida, con el cual podemosmostrar un el equivalente decimal en la salida. A continuacionse muestra el bloque de decodificadores con display:

6. Sistema de alarma.

El sistema de alarma implementado consistio en un rele y unfoco, obviamente, el foco se enciende cuando el temporizadortiene los digitos 0 y 0. El funcionamiento, basicamente es quecuando el voltaje de salida del pin 14 de la etapa de logica desalida es uno, el transistor conduce, esto hace que la fuente de12 volts active el rele y por lo tanto, se cierra el circuirto delfoco con el voltaje alterno de 120V. El esquema de esta ultimaetapa, se presenta a continuacion:

III. RESULTADOS

Ahora se muestra lo obtenido en la simulacion del circuitoimplementado en Proteus. Primero se muestra como se pone elnumero en el cual se desea que inicie el temporizador:

Ahora se mete el numero 9 y se puede ver como el 9 desplazaal 3 dejandolos en el orden deseado.

Ahora se muestran los ultimos conteos del temporizador antesde llegar a ceros.

Como se puede ver en la imagen anterior al llegar el tempori-zador a ceros, este manda una senal de tal forma que se prendael foco y nos avise que el temporizador a terminado su trabajo.

IV. CONCLUSIONES

Para esta practica se tuvo que usar corrimiento de registroparalelo a paralelo, en este caso se usaron dos corrimientos de4 bits, donde la entrada de uno es el numero que se desea ponery la entrada del segundo son las salidas del primer corrimientoen paralelo, viendo esto mas detenidamente se puede apreciarque esto representa un corrimiento universal.Tambien al hacer la simulacion del circuito en Proteus se tuvoque mandar la tierra de la fuente senoidal a la tierra comun detodo el circuito ya que si no se conecta el circuito falla la simu-lacion y no da un resultado, por lo tanto es necesario conectarlaa tierra comun, pero en el circuito fısico esto no puede sucederya que si se conectan las tierras se produce un corto circuito yesto puede danar los componentes, por lo tanto fısicamente laconexion a tierra comun no es posible.En la salida se implemento un circuito logico combinacional,de tal forma que cuando el temporizador llegue a ceros se pren-da un foco, para esto usamos un rele que nos permitira usar unvoltaje sinusoidal de lınea ya que se prendera un foco de 60W. A la salida de la logica combinacional se pone un transistorNPN, en este caso usamos el 2N3904 para la conmutacion, elcolector va conectado a la fuente de 12 V que sera el activadordel rele y el emisor se conecta a tierra, ası cuando la logica desalida envıe un 1 logico la fuente de 12 V conducira y se acti-vara el rele permitiendo que el foco se prenda, indicando queel temporizador a acabado su conteo.Tambien se presento el problema que el contador se saltabanumeros en las unidades, esto se arregla con bajar el voltaje deentrada en nuestro caso fue de 5V a 4.5V, pero surgio un nuevoproblema, al conectar el foco se presentaba el mismo fallo pe-ro esta vez se saltaba los decimales ya que cuando llegaba porejemplo al 20 cambiaba a 09 saltando el 1 en los decimales,pero de igual forma que los casos con los decimales se bajo elvoltaje esta vez se dejo en 3.6V y se arreglo el problema.