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UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER PROGRAMA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA
CURSO INTEGRADOR 1
INF-MCU
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Luces seudoaleatorias en
montaje en baquela
Dúmar Hidalgo – 1161079
Jonathan Guerrero – 1161066
RESUMEN
El propósito de este estudio fue desarrollar
competencias en la implementación de circuitos
electrónicos con componentes como circuitos
integrados, diodos LEDs, resistencias y
capacitores para así probar que el sistema
funciona y emite las señales visuales
correspondientes. Al construir este proyecto se
obtiene un circuito que produce señales
aleatorias, las cuales se utilizan para encender
unos LEDs ubicados de tal forma que se
encienden y apagan según la señal emitida por un
circuito integrado secuenciador. El objetivo es
ubicar 12 LEDs en diferentes puntos del circuito,
los cuales se encienden en diferentes tiempos de
acuerdo a la secuencia digital ya mencionada.
Para generar la secuencia de encendido se utiliza
un integrado CMOS 4060 que es un
contador/divisor. Este puede regularse mediante
dos resistencias y un condensador. La frecuencia
del reloj es de 640 Hz. Cada salida del CMOS
4060 va a su vez conectada a dos buffers CMOS
4049, los cuales alimentan dos LEDs cada uno.
El circuito puede alimentarse con una fuente de 3
a 6 voltios. Por último, el resultado de la
experimentación demuestra que los circuitos
electrónicos conformados por circuitos
integrados pueden cumplir satisfactoriamente
una función determinada si se respeta la
configuración interna de este.
PALABRAS CLAVES: LED, buffer,
frecuencia del reloj, CMOS, fuente,
secuenciador, circuito integrado, señal,
secuencia digital, circuito integrado
contador/divisor, diodo.
INTRODUCCIÓN
Los diodos emisores de luz (LEDs) desde su
invención en 1962 son uno de los elementos más
utilizados en el mundo de la electrónica debido a
su vistosidad y capacidad para representar una
señal de manera visual, en este caso una señal
seudoaleatoria con diferentes intervalos de tiempo
entre los estados de encendido y apagado.
Actualmente los LEDs son utilizados en las
tecnologías de iluminación modernas. El objetivo
de este proyecto es verificar el funcionamiento del
circuito integrado secuenciador y su capacidad
para generar y emitir las señales seudoaleatorias
que permitan su representación visual por medio
de los diodos emisores de luz.
I. OBJETIVOS (GENERAL Y
ESPECÍFICOS)
I.I. Objetivo general.
Evaluar la implementación física del circuito a fin
de verificar el funcionamiento del circuito
integrado central y las conexiones derivadas de él.
I.II Objetivos específicos.
Determinar el correcto funcionamiento del
circuito mediante instrumentos de
medición.
Utilizar instrumentos de medición para
hallar las variables de interés del circuito.
Desarrollar habilidades a la hora de
emplear técnicas de impresión de circuitos
en baquela.
Analizar el comportamiento del circuito
integrado central con el fin de afianzar
estudios posteriores.
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II. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
El proyecto de investigación pretende demostrar
que al aplicar el análisis físico, los resultados
son coherentes y acordes a los resultados
esperados. Además, dichos resultados se hayan
constatados por pruebas con instrumentos de
medición y una verificación exhaustiva de las
conexiones empleadas en la aplicación del
circuito. Todo en conjunto permite inducir que
el proyecto de investigación es viable y arroja
resultados verídicos.
III. MATERIALES Y MÉTODOS
III.I. Métodos.
Para calcular los resultados físicos del circuito
de luces seudoaleatorias, se tomaron como base
el documento de mini proyectos CEKIT
(ANEXO 1) y los conocimientos básicos para la
lectura de diagramas esquemáticos; con esta
información se pudo llevar a cabo el desarrollo
físico del sistema y su posterior análisis. El
método empleado arrojó resultados interesantes
a tener en cuenta aunque con algunas
variaciones pero que siguen estando dentro de
los resultados esperados.
III.I.I. Procedimiento práctico
Como primer paso realizamos el montaje del
circuito en protoboard (ANEXO 2) para obtener
un primer resultado del sistema de luces
seudoaleatorias.
FIG. 1. Implementación del circuito en protoboard.
FIG. 2.Ampliación de la implementación del circuito en
protoboard.
Seguidamente, se realizó el montaje final del
circuito en una baquela universal (ANEXO 3)
repitiendo los mismos pasos pero esta vez
adicionando las soldaduras correspondientes
con cautín y estaño (ANEXO 4) y tomando
como base las conexiones empleadas en
protoboard. Por último, se realizó una revisión
de todas las conexiones por medio del
multímetro (ANEXO 5) en la función de
continuidad y las respuestas fueron favorables.
FIG. 3. Primera parte del circuito soldada. Vista posterior.
FIG. 4. Primera parte del circuito soldada. Vista superior.
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FIG. 5. Circuito terminado. Vista posterior.
FIG. 6. Circuito terminado. Vista superior.
III.II. Materiales
Protoboard (ANEXO 2): placa de pruebas,
"breadboard" o "placa board" es un tablero con
orificios que se encuentran conectados
eléctricamente entre sí de manera interna,
habitualmente siguiendo patrones de líneas, en
el cual se pueden insertar componentes
electrónicos y cables para el armado y
prototipado de circuitos electrónicos y sistemas
similares.
Multímetro (ANEXO 5): también denominado
polímetro, es un instrumento eléctrico portátil
para medir directamente magnitudes eléctricas
activas como corrientes y potenciales o pasivas
como resistencias, capacidades y otras.
Resistores (ANEXO 6): componente electrónico
diseñado para introducir una resistencia
eléctrica determinada entre dos puntos de un
circuito eléctrico. Son conocidos simplemente
como resistencias. (En esta práctica se utilizaron
resistencias entre 1Ω - 1 kΩ con una tolerancia
del 5%)
Capacitor cerámico (ANEXO 7): Los
capacitores con dieléctrico de cerámica son una
única familia con una constante dieléctrica
relativamente alta, son de diseño físico de fácil
fabricación, en donde se puede encontrar una
gran variedad de formatos.
Cable UTP (ANEXO 8): el cable de par
trenzado es un tipo de conexión que tiene dos
conductores eléctricos aislados y entrelazados
para anular las interferencias de fuentes externas
y diafonía de los cables adyacentes. En circuitos
electrónicos se aplica usualmente para la
elaboración de puentes eléctricos.
Batería (ANEXO 9): aparato electromagnético
capaz de acumular energía eléctrica y
suministrarla; normalmente está formado por
placas de plomo que separan compartimentos
con ácido.
Circuito integrado CMOS 4049 (ANEXO 10):
el circuito integrado 4049 o sus equivalentes en
diferentes marcas CD4049, TC4049, MC14049
o HEF4049, contiene 6 inversores de tipo buffer
que pueden controlar dos cargas del tipo TTL.
Circuito integrado CMOS 4060 (ANEXO 11):
el circuito integrado CMOS 4060 o sus
equivalentes en diferentes marcas CD4060,
TC4060, MC14060 o HEF4060, contiene un
contador binario de 14 etapas o biestables, con
oscilador integrado. Las aplicaciones en las que
se suele utilizar más son divisor de frecuencia y
temporizador.
LED (ANEXO 12): es un componente
optoelectrónico pasivo y, más concretamente,
un diodo que emite luz.
IV. RESULTADOS
Gracias a la metodología utilizada, los resultados
del proyecto mantienen un nivel de coherencia
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considerable en las dos etapas experimentales,
tanto en protoboard como en la implementación
en circuito impreso. Gracias a los resultados
obtenidos se puede tener una base importante para
inducir que la implementación de circuitos
eléctricos y electrónicos en baquela es un
procedimiento sencillo y dinámico a pesar de las
circunstancias que se puedan presentar.
DISCUSIÓN
Los resultados físicos obtenidos en este
proyecto tienen bases experimentales que se
fundamentan en una buena metodología a
aplicar la cual respetándose, puede proveer al
practicante buenos y claros resultados del
trabajo en cuestión. En apoyo de este conjunto
de fundamentos experimentales, se puede
afirmar que el desarrollo físico fue correcto y
que arrojó resultados acordes a lo esperado en la
teoría.
V. CONCLUSIONES
1) Conseguir implementar de manera adecuada
los diferentes instrumentos y métodos de
medición para comprobar el correcto
funcionamiento del circuito, es fundamental al
momento de realizar estudios electrónicos.
2) La instalación de un circuito en baquela
universal logra desarrollar habilidades
necesarias para el montaje de circuitos
electrónicos.
3) Resulta importante y necesario utilizar los
instrumentos de medición y las técnicas de
elaboración de circuitos impresos para
comprobar el correcto funcionamiento de los
elementos electrónicos en cada etapa del
proyecto.
4) Conocer de antemano el funcionamiento de
los dispositivos electrónicos involucrados en el
proyecto es esencial para el correcto desarrollo
e implementación del mismo.
REFERENCIAS
[1] Proyectos CEKIT pp. 139–142.
[2] Electrónica: teoría y práctica, circuito
CMOS 4049, circuito CMOS 4060.
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ANEXO 1.
FIG. 7. Diagrama esquemático del documento de proyectos CEKIT.
ANEXO 2.
FIG. 8. Protoboard.
ANEXO 3.
FIG. 9. Baquelita universal.
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ANEXO 4.
FIG. 10. Cautín y estaño.
ANEXO 5.
FIG. 11. Multímetro.
ANEXO 6.
FIG. 12. Resistores.
ANEXO 7.
FIG. 13. Capacitor cerámico.
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ANEXO 8.
FIG. 14. Cable UTP.
ANEXO 9.
FIG. 15. Batería de 9 voltios.
ANEXO 10.
FIG. 16. CMOS 4049
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ANEXO 11.
FIG. 17. CMOS 4060.
ANEXO 12.
FIG. 18. LEDs.