candado electrónico clave fija
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Proyecto de implementación de analógica y digitales para la elaboración de una candado electrónicoTRANSCRIPT
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1. TEMA: CANDADO ELECTRÓNICO
1.1 Introducción
Un proyecto integrador consiste en la aplicación de los conocimientos que se adquirido
en los niveles aprobados, siendo de gran importancia el lograr afirmarlos, por este
motivo se ha realizado una propuesta de su implementación en un circuito
debidamente aprobado por un tutor.
Para realizar el planteamiento del proyecto se deberá enfocar en alguna problemática
con el cual podamos trabajar y buscar la posible solución con la colaboración del
mismo.
En el caso del presente proyecto se observo que, como se conoce actualmente, la
inseguridad es un gran problema en la sociedad por lo que la utilidad del circuito que
se presentará será factible.
El tema del proyecto es un candado electrónico en el cual se demuestra la práctica de
los estudios digitales y analógicos que permiten que este circuito funcione como un
instrumento de seguridad, donde el propietario deberá introducir la clave correcta para
poder activar el relé que autorizará abrir el objeto que se quiere controlar.
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2. OBJETIVOS
2.1 General
Aplicar los conocimientos adquiridos en el proceso de estudios analógicos y
digitales e implementar en un circuito, en este caso, la creación de un candado
electrónico.
2.2 Específicos
Desarrollar el código que se va a utilizar para la activación del candado
Construir el circuito lógico combinacional
Armar el circuito integrando los dispositivos que se ha estudiado
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3. DIAGRAMAS
3.1 Diagrama circuital
3.2 Diagrama de bloques
DATOS DE
ENTRADA
TABLA DE
VERDAD
EXPRESION
LÓGICA
MINIMIZACION
MAPAS DE
KARNAUGH
DIAGRAMA
CIRCUITAL
IMPLEMENTACION
DEL CIRCUITO
ACTIVACION
RELE MOTOR
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4. ALCANCE
Este proyecto está enfocado en la aplicación de los conocimientos adquiridos hasta el
momento en la carrera, en un circuito que funcionará como un candado electrónico que
se activará solo con cierta clave, de esta manera se puede suponer que el producto final
podrá tener uso comercial como medida de seguridad.
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5. MARCO TEORICO
Conversión de binario a decimal:
El método consiste en reescribir él número binario en posición vertical de tal forma
que la parte de la derecha quede en la zona superior y la parte izquierda quede en la
zona inferior. Se repetirá el siguiente proceso para cada uno de los dígitos comenzados
por el inferior: Se coloca en orden descendente la potencia de 2 desde el cero hasta n,
donde el mismo el tamaño del número binario, el siguiente ejemplo ilustra de la
siguiente manera. Utilizando el teorema fundamental de la numeración tenemos que
1001.1es igual a:
Circuito Lógico:
Circuito lógico es aquel que maneja la información en forma de "1" y "0", dos niveles
lógicos de voltaje fijos. "1" nivel alto o "high" y "0" nivel bajo o "low"1.
Los circuitos lógicos están compuestos por elementos digitales como la compuerta
AND (Y), compuerta OR (O), compuerta NOT (NO)......y combinaciones poco o muy
complejas de los circuitos antes mencionados.
1 http://www.unicrom.com/Tut_circuitoslogicos.asp
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Operaciones Básicas
And. La operación And requiere que todas las señales sean simultáneamente
verdaderas para que la salida sea verdadera. Así, el circuito de la figura necesita que
ambos interruptores estén cerrados para que la luz encienda.
Figura No. 1. Operación And.2
Los estados posibles del circuito se pueden modelar en la Tabla de Verdad que tiene
asociada. Sabemos que los interruptores sólo pueden tener dos estados, abiertos o
cerrados, si el interruptor abierto se representa mediante el cero (0 o falso) y el cerrado
mediante el valor uno (1 o verdadero) entonces en la tabla de verdad asociada se puede
ver la situación que se describía en el párrafo anterior, cuando se decía que la luz sólo
2 http://html.rincondelvago.com/circuitos-logicos_1.html
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prende cuando ambos interruptores están cerrados, es decir, si A = 1 y B = 1 entonces
L = 1.
La compuerta lógica es una forma de representar la operación And pero en el ámbito
de los circuitos electrónicos, para ese caso A y B son las señales de entrada (con
valores = 0 1) y L es la señal de salida.
Or. La operación Or tiene similares características a la operación And, con la
diferencia que basta que una señal sea verdadera para que la señal resultante sea
verdadera. En la figura se puede ver tal situación.
Figura No. 2. Operación Or.3
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Note que en el circuito los interruptores están en paralelo, por lo cual basta que uno de
ellos esté cerrado para que el circuito se cierre y encienda la luz.
Not: La última de la tres operaciones fundamentales, la cual también se conoce como
negación, complemento o inversión, es mucho más simple que las anteriores. En la
figura se puede observar el circuito, que en este caso tiene la particularidad de que al
estar el interruptor abierto la luz enciende, cuando él está en posición de cerrado la luz
permanecería apagada.
Figura No. 3. Operación Not.4
La notación funcional para esta operación será Not( A ), donde A corresponde a la
señal de entrada y Not( A ) corresponde al valor complementario de A.
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Transistor bipolar como interruptor5
Transistor en corte y saturación (Figura No 12)
Cuando un transistor se utiliza como interruptor o switch la corriente de base debe
tener un valor para lograr que el transistor entre en corte y otro para que entre en
saturación
- Un transistor en corte tiene una corriente de colector (Ic) mínima (prácticamente igual
a cero) y un voltaje colector emisor VCE) máximo (casi igual al voltaje de
alimentación).
- Un transistor en saturación tiene una corriente de colector (Ic) máxima y un voltaje
colector emisor (VCE) casi nulo (cero voltios).
Para lograr que el transistor entre en corte, el valor de la corriente de base debe ser bajo
o mejor aún, cero. Para lograr que el transistor entre en saturación, el valor de la
corriente de base debe calcularse dependiendo de la carga que se esté operando entre
encendido y apagado (funcionamiento de interruptor).
Si se conoce cuál es la corriente que necesita la carga para activarse (se supone un
bombillo o foco), se tiene el valor de corriente que habrá de conducir el transistor
cuando este en saturación y con el valor de la fuente de alimentación del circuito, se
puede obtener la recta de carga..Esta recta de carga confirma que para que el transistor
funcione en saturación, Ic debe ser máximo y VCE mínimo y para que esté en corte, Ic
debe ser el mínimo y VCE el máximo.
5 http://www.unicrom.com/tut_transistor_como_switch.asp
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6. PROCESO DE INVESTIGACION
El proceso de investigación se realiza por etapas y son las siguientes:
Primera Etapa: Se realizo la búsqueda del posible tema de proyecto en donde
además de aplicar las materias de la malla de estudio y elementos electrónicos que se
conoce hasta este nivel, debería estar destinado a la posible solución de algún
problema.
Segunda Etapa: Al ser aprobado el tema propuesto, candado electrónico, se tuvo que
realizar cálculos, simulaciones y un análisis para encontrar fallas o hacer
modificaciones. Ya en esta etapa es posible afirmar que el tema propuesto es factible y
que se lo puede ejecutar.
Tercera Etapa: El resultado final del circuito tiene que estar acompañado de
fundamentos teóricos y las respectivas conclusiones que se obtienen de su correcto
funcionamiento y de la culminación positiva o negativa de nuestros objetivos
planteados.
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7. SIMULACIONES
Figura No. 4. Simulación circuito parte digital. 2 Datos de entrada erróneos
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Figura No. 5. Simulación circuito parte digital. 1 Dato de entrada erróneo
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Figura No. 6. Simulación circuito parte digital. Datos de entrada correctos
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8. CALCULOS ,PRUEBAS, SIMPLIFICACION DE EXPRESIONES
Tabla No. 1. Tabla de verdad primer dato de entrada BCD
Figura No. 7. Mapa de Karnaugh: función X
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Figura No.8. Mapa de Karnaugh: función Y
Tabla No. 2. Tabla de verdad segundo dato de entrada BCD
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Figura No.9. Mapa de Karnaugh: función W
Figura No.10. Mapa de Karnaugh: función Z
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Figura No.11. Simulación parte analógica: Transistor BJT como interruptor
AIC
ICV
ICV
VCEICRCVCC
067.0
2.70
)23.05(
23.02.705
VVRC
AxVRC
ICxRCVRC
7.4
)2.70067.0( 6
%48.1%
%1007.4
63.47.4%
%49.1%
%100067.0
066.0067.0%
x
x
6 Ecuación Ley de Ohm
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9. LISTA DE MATERIALES
8 switch
2 displays anodo común
8 resistencias de 470Ω
2 integrados 7447
4 resistencias de 220Ω
2 Inversores 7404
3 AND 7408
2 OR 7432
2 Diodos LED ( rojo y verde)
Transistor BJT npn 3904
Diodo uso común 7004
Relé 5V
Motor
Batería 9V
Fuente de 5V
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10. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Se realizo las tablas de verdad para cada uno de los datos de entrada, que en
este caso eran códigos BCD , de esta forma se pudo realizar los mapas de
Karnaugh minimizando el diagrama circuital.
Se implemento el circuito lógico combinacional a la entrada de datos teniendo
como resultado su salida correcta para activar el relé.
El Transistor BJT al trabajar en corte y saturación actuará como un switch
donde el relé se polarizará con el voltaje VCC
La aplicación de todos los conocimientos durante la realización del proyecto
permitió que pusiera en práctica la teoría y logre observar el funcionamiento de
cada elemento electrónico en un proceso de integración de analógica y
digitales.
Las simulaciones son muy importantes y se las debe realizar para estar
conscientes antes de armar el circuito de que exactamente está haciendo.
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11. BIBLIOGRAFIA
http://apuntes.rincondelvago.com/circuitos-logicos_1.html
http://www.unicrom.com/tut_transistor_como_switch.asp
http://www.datasheetcatalog.net
12. ANEXOS
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UNIVERSIDAD ISRAEL FACULTAD DE ELECTRÓNICA
CANDADO ELECTRÓNICO Estudiante Pamela Carolina Ortiz Cajamarca Tutor Roberto González
Quito Ecuador.
Febrero 2010.
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ÍNDICE
1.-Tema.
1.1.- Introducción. 1
2.- Objetivos
2.1.- General. 2
2.2.- Específicos. 2
3.- Diagramas.
3.1.- Diagrama Circuital. 3
3.2.- Diagrama de Bloques. 3
4.-Alcance. 4
5.- Marco Teórico. 5
6.- Proceso de investigación. 10
7.- Simulaciones 11
8.- Cálculos, Pruebas, Simplificación de expresiones 14
9.- Lista de materiales 18
10.- Conclusiones y Recomendaciones 19
11.- Bibliografía 20
12.- Anexos 20
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NDICE DE FIGURAS
1. Figura No. 1. Operación And 6
2. Figura No. 2. Operación Or 7
3. Figura No. 3. Operación Not 8
4. Figura No. 4. Simulación circuito parte digital.2 Datos de entrada erróneos 11
5. Figura No. 5. Simulación circuito parte digital. 1 Dato de entrada erróneo 12
6. Figura No. 6. Simulación circuito parte digital. Datos de entrada correctos 13
7. Figura No. 7. Mapa de Karnaugh: función X 14
8. Figura No.8. Mapa de Karnaugh: función Y 15
9. Figura No.9. Mapa de Karnaugh: función W 16
10. Figura No.10. Mapa de Karnaugh: función Z 16
11. Figura No.11.Simulación parte analógica:Transistor BJT como interruptor 17
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INDICE TABLAS
1. Tabla No. 1. Tabla de verdad primer dato de entrada BCD 14
2. Tabla No. 2. Tabla de verdad segundo dato de entrada BCD 15
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RESUMEN
El proyecto integrador propuesto se denomina candado electrónico, este circuito funciona por
medio de datos de entrada que en este caso será denominada “clave” del candado que solo será
entregada a su propietario, este circuito a su vez le mostrará un código que no es la clave que
se ingresa, para seguridad del cliente, en ese momento en el que se ingrese la clave correcta se
encenderá la luz verde y se podrá activar el mecanismo que abrirá el objeto a manejar.
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SUMMARY
The proposed integration project called electronic lock, this circuit operates by means of data
input in this case is called "key" lock that will only be delivered to its owner, this circuit in
turn will display a code that is not key is entered, for customer security at that time when the
correct password is entered a green light turns on and you can activate the mechanism that
opens the object to handle.