3er Laboratorio "SENSORES Y ACTUADORES DIGITALES"

Sensores y Actuadores Digitales

I.         COMPETENCIA ESPECÍFICA DE LA SESIÓN

·         Conocer el funcionamiento de los Sensores digitales.

·         Conocer el funcionamiento de los Actuadores digitales.

·         Diseñar un sistema de Automatización.

SENSORES

     Un sensor en la industria es un objeto capaz de variar una propiedad ante magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas con un transductor en variables eléctricas.

ACTUADORES

     Un actuador es un dispositivo capaz de transformar energía hidráulica, neumática o eléctrica en la activación de un proceso con la finalidad de generar un efecto sobre un proceso automatizado.

a.           Sensor de Agua (lluvia)

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS:

·         Tensión de trabajo     DC3-5V

·         Corriente de funcionamiento menos de 20mA

·         Tipo de Sensor Analógico

·         Área de detección 40 mm x 16 mm

·         Proceso de producción de doble cara HASL FR4

·         Humedad 10% -90% sin condensación

·         Dimensiones del producto aprox. 62 mm x 20 mm x 8 mm (L * W * H)

·         Peso   aproximadamente 3,5 g

b.      Sensor de proximidad PIR

.

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS:

·         Voltaje: 5 ~ 20 V

·         Consumo: 65 mA

·         Salida TTL: 3.3 V

·         Ajuste de retardo: .3 ~ 5 min

·         Rango de censado: 120° a 7 m

·         Temperatura de operación: – 15 ~ 70 °C

c.      Sensor de sonido

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS:

·         Voltaje de Operación: 5V DC

·         Pequeño tamaño 16mm

·         Micrófono cilíndrico de alta sensibilidad

·         Agujero de fijación de 3mm

·         Led de alimentación

·         Led de sensor

d.      Sensor de Proximidad Infrarojo

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS:

·         Conexión: VCC-VCC, GND-GND, OUT-IO.

·         Se estabiliza usando el comparador LM393

·         Puede utilizarse para módulos de alimentación de 3-5V DC. Cuando se enciende la alimentación, el led de encendido rojo se enciende.

·         Agujeros para tornillo de 3mm, instalación fija fácil

·         Dimensiones: 31 * 15mm

·         VCC: voltaje externo 3.3V-5V (puede conectarse directamente a 5v MCU y 3.3v MCU)

·         GND: GND externo

·         OUT: interfaz de salida digital de tarjetas pequeñas (0 y 1)

e.      Modulo Joystick

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

·         Voltaje de Operación: 3.3 - 5V DC

·         2 Potenciometros

·         1 Pulsador

 f.      Sensor   Táctil

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

·         Interfaz 3 pines

·         Voltaje 5V

·         Sensores Capacitivo

g.      Módulo Relé de potencia

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

·         5v 1 -canal relay interface board

·         Cada uno necesita 50 - 60mA

·         Equipado con un relay de alta corriente, AC250V 10A; DC30V 10A.

·         Standar interface puede ser controlada directamente por un microcontrolador

·         (arduino, 8051, AVR, PIC, DSP, ARM, ARM, MSP430, TTL logic).

·         Indicador LED`s para status del relay

h.      Buzzer DC

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

·         Voltaje de Operación: 3.3V - 5V DC

·         Tipo: Piezo eléctrico

·         Oscilador Interno

·         Sencillo de utilizar: ON/OFF

·         Pines: VCC,GND

OBSERVACIONES

•          Se observó que existen variedad de sensores.

•          Se observó que para la realización del funcionamiento se debe realizar ordenadamente cada paso.

•          Se observó la diferencia entre un sensor digital y uno analógico

CONCLUSIONES:

•          Se concluye que los sensores analógicos tienen diferentes salidas   y entradas

•          Se concluye que los sensores digitales solo se activan cuando el sensor pasa por 0V a 5V.

2do Laboratorio "SIMPLIFICACIÓN E IMPLEMENTACIÓN DE CIRCUITOS LÓGICOS"

Simplificación e Implementación de Circuitos Lógicos

1. COMPETENCIA ESPECIFICA DE LA SESION:

·        Simplificar funciones lógicas utilizando Mapas de Karnaugh.

·        Utilizar software para simplificación y simulación de funciones

·         Implementar y probar funciones lógicas.

2. MARCO TEORICO

Metodología

Vamos a indicar cada uno de los pasos para obtener la expresión MSP (mínima suma de productos). Para ello vamos a ilustrarlo con el ejemplo:

F(x, y, z) = x’ y’ z’ + x’ y’ z + x’ y z’+ x y’ z’+ x y z’

Los pasos a seguir para conseguir reducir esta expresión son:

1.  Convertir la expresión a una suma de productos si es necesario. Esto se puede realizar de varias maneras:

§ Algebraicamente.

§ Construyendo una tabla de verdad, trasladando los valores al mapa de Karnaugh. Esta es la forma que vamos a utilizar.

X	Y	Z	Resultado
0	0	0	1
0	0	1	1
0	1	0	1
0	1	1	0
1	0	0	1
1	0	1	0
1	1	0	1
1	1	1	0

                 

        

2.  Cubrir todos los unos del mapa mediante rectángulos de 2^N elementos, donde N = 0 ... número de variables. Ninguno de esos rectángulos debe contener ningún cero (tal y como indicábamos en el apartado anterior).

§ Para minimizar el número de términos resultantes se hará el mínimo número posible de rectángulos que cubran todos los unos.

§ Para minimizar el número de variables se hará cada rectángulo tan grande como sea posible.

Véase que en este caso se ha unido la columna izquierda con la derecha para formar un único rectángulo.

3. Encontrar la MSP (suma de productos minimal). Ojo porque podemos encontrarnos con que puede haber más de una MSP.

§ Cada rectángulo pertenece a un término producto.

§ Cada término se define encontrando las variables que hay en común en tal rectángulo.

En nuestro ejemplo tenemos F(X, Y, Z) = Z’ + X’Y’ nótese que las variables resultado son las que tienen un valor común en cada rectángulo.

Rectángulos y productos.

Cada rectángulo representa un término. El tamaño del rectángulo y el del término resultante son inversamente, es decir que, cuanto más largo sea el rectángulo menor será el tamaño del término final.

En general, si tenemos una función con n variables :

§ Un rectángulo que ocupa una celda equivale a un término con  n variables.

§ Un rectángulo que ocupa dos celdas equivale a un término con  n-1 variables.

§ Un rectángulo que ocupa 2ⁿ  celdas equivale al término de valor 1.

Por lo tanto,  para encontrar el MSP se debe:

§ Minimizar el número de rectángulos que se hacen en el mapa de Karnaugh, para minimizar el número de términos resultantes.

§ Maximizar el tamaño de cada rectángulo, para minimizar el número de variables de cada término resultante.

Agrupación de rectángulos.

Cuando tenemos distintas posibilidades de agrupar rectángulos hay que seguir ciertos criterios:

1.          Localiza todos los rectángulos más grandes posibles, agrupando todos los unos. Estos se llamarán  implicantes primos.

2.          Si alguno de los rectángulos anteriores contiene algún uno que no aparece en ningún otro rectángulo entonces es un implicante primo esencial. Éstos han de aparecer en el resultado final de manera obligatoria.

El resto de implicantes primos se podrán combinar para obtener distintas soluciones.

Véase este ejemplo que ilustra lo que les planteamos. Aquí los implicantes primos son cada uno de los diferentes rectángulos obtenidos. Los primos implicantes esenciales son el rectángulo rojo y el verde, por contener unos que no son cubiertos por otros rectángulos. Así todas las posibles soluciones han de contener estos dos implicantes.

Solución: F( X, Y, Z, T ) = X’Y’ + XYT’ + XZT

3. DESARROLLO

Se desea realizar un circuito de control para el toldo de una terraza de una vivienda. El toldo tiene la función tanto de dar sombra como de proteger del viento y de la lluvia. Así que es un toldo resistente al viento y a la lluvia, manteniendo la terraza seca en los días de lluvia.

Para el circuito de control tenemos las siguientes entradas:

 Señal S: Indica si hay sol

 Señal L: Indica si llueve

 Señal V: Indica si hay mucho viento

 Señal F: Indica si hace frío en el interior de la casa.

Según los valores de estas entradas se bajará o subirá el toldo. Esto se realizará mediante la señal de salida BT (Bajar Toldo). Si BT='1' indica que el toldo debe estar extendido (bajado) y si BT='0' indica que el toldo debe estar recogido (subido).

El sistema se muestra en la figura.. 

El circuito que acciona el toldo que debe funcionar según las siguientes características:

●        Independientemente del resto de señales de entrada, siempre que llueva se debe de extender el toldo para evitar que se moje la terraza. No se considerará posible que simultáneamente llueva y haga sol.

●        Si hace viento se debe extender el toldo para evitar que el viento moleste. Sin embargo, hay una excepción: aun cuando haya viento, si el día está soleado y hace frío en la casa, se recogerá el toldo para que el sol caliente la casa.

●        Por último, si no hace viento ni llueve, sólo se bajará el toldo en los días de sol y cuando haga calor en el interior, para evitar que se caliente mucho la casa.

1.    Elaboración de la tabla de verdad del circuito

2.    Mapa de Karnaugh

a.                    ¿Qué he aprendido? (Objetivo)

·         A simplificar funciones lógicas utilizando Mapas de Karnaugh.

·         A utilizar un software para simulación de funciones de las compuertas AND, NAND, OR, NOT, etc.

b.                    ¿Cómo lo he aprendido? (Procedimiento)

·         Prestando atención a las clases del profesor sobre el tema a desarrollar en el laboratorio.

·          Viendo videos que me ayuden a comprender más sobre la simplificación de las funciones lógicas.   

c.                    ¿Qué es lo que no he acabado de aprender? (Dificultades)

·         Me dificulta un poco implementar y probar las funciones lógicas, porque cuando hago la prueba alguna función no cumple.

d.                    ¿Qué tendría que hacer para mejorar?

·         Tendría que ver videos para poder entender más y también preguntar al profesor sobre mi dificultad, también revisar el curso virtual coursera.