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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

3 http://html.rincondelvago.com/circuitos-logicos_1.html

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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.

4 http://html.rincondelvago.com/circuitos-logicos_1.html

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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

12

Figura No. 5. Simulación circuito parte digital. 1 Dato de entrada erróneo

13

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

15

Figura No.8. Mapa de Karnaugh: función Y

Tabla No. 2. Tabla de verdad segundo dato de entrada BCD

16

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.