LAB N°5: TEMPORIZADORES Y GENERADORES DE CLOCK


I.CAPACIDAD TERMINAL:

  • Identificar las aplicaciones de la Electrónica Digital.
  • Describir el funcionamiento de las unidades y dispositivos de almacenamiento de información.
  • Implementar circuitos de lógica combinacional y secuencial.

II. COMPETENCIA ESPECÍFICA DE LA SESIÓN:

  • Implementación de circuitos temporizadores.
  • Implementación de circuitos generadores de clock.
  • Implementación de circuito contador utilizando temporizadores y generadores de clock.

III. CONTENIDOS A TRATAR:

  • Circuitos Temporizadores.
  • Circuitos Generadores de Clock.
  • Aplicaciones con contadores.
  • Contadores UP/DOWN.

IV. RESULTADOS:

  • Diseñan sistemas eléctricos y los implementan gestionando eficazmente los recursos materiales y humanos a su cargo.

V. MATERIALES Y EQUIPO:

  • Entrenador para Circuitos Lógicos.
  • PC con Software de simulación: ISIS PROFESIONAL.
  • Guía de Laboratorio.

VI. FUNDAMENTO TEÓRICO:


La electrónica digital y el automatismo es un campo muy variado, en ésta oportunidad trataremos algunos de los temas correspondientes a los temporizadores y generadores de Clock, y a su vez posterior a ello daremos una explicación experimental al respecto.

 Recomendamos que lean el contenido a presentarse y revisen los enlaces recomendados, ya que puede resultar de su interés:
  • Circuitos Temporizadores:
    • Primero lo primero, nos lleva a preguntarnos a qué nos referimos con temporizador; éste es en otras palabras un dispositivo con el cual podemos regular la conexión o desconexión de un circuito eléctrico durante un tiempo programado, el cual usa la lógica binaria. (Mecafénix, 2017)
    • Por ejemplo Circuitos Embebidos, nos presenta la siguiente animación:




Figura 0: Circuito Animado con Temporizador programable de 2 dígitos




    • A lo anterior, la página citada nos indica que el circuito temporizador programable va desde 00 a 99 minutos con visualización en display de cátodo común y un microcontrolador PIC 16F628A. Por otra parte, la salida del microcontrolador actúa sobre una interface a transisto, ésta activa un relé de 12VDC 5 pines, que controla la carga a manejar; éste relé puede manejar corrientes de 10 A. lo que le permite controlar la mayoría de los equipos electricos y electrónicos.



  • Circuitos Generadores de Clock:


    • Clock Signal puede expresarse en otras palabras como: una señal usada para coordinar las acciones de dos o más circuitos, la cual oscila entre estado alto o bajo, y gráficamente toma la forma de una onda cuadrada. Ésta es producida por un generador de reloj, usualmente en forma de onda cuadrada, empleando una frecuencia fija constante.(Alegsa, 2018)


    • Podemo ver lo siguiente:




Figura 01: Señal de Relog y elementos (Alegsa, 2018)

    • La Facultad de Ingeniería de la Universidad de Buenos Aires, nos muestra cómo obtener 4 señales simétrica para lograr 2 señales de clock, a partir del conexionado del siguiente circuito:




Figura 02: Circuito Secuencial Base del Generador de Clock (Fiuba, 2003)





Figura 03: Lógica Combinacional que permite generar las dos fases de Clock (Fiuba, 2003)
  • Aplicaciones con contadores:

    • Podemos encontrar 5: (Departamento de Ingeniería Electrónica y Comunicaciones, 2018)


      • Contaje de objetos y sucesos:


Figura 04



      • División de frecuencias y ampliación de períodos:


Figura 05



      • Medida de tiempos:
        • Relojes Digitales.-


Figura 06



        • Cronómetros.-


Figura 07



        • Temporizadores.-


Figura 08



      • Multiplexado temporal- reparto de tiempos:


Figura 09



      • Medida de frecuencias: Frecuencímetro.


Figura 10



             Revisar documento detallado AQUI.
  • Contadores UP/DOWN:
    • ¿Qué es un contador?
      • Es un circuito secuencial, compuesto por biestables y puertas lógicas.
      • Realiza el cómputo de impulsos que recibe en la entrada, almacenando datos o actuando como divisor de frecuencia.
    • Pueden ser UP/DOWN, según el sentido de la cuenta:
      • Hace referencia a si son ascendentes o descendentes.
      • Un contador sincrónico de éste tipo, es capaz de contar en cualquier dirección dependiendo de una entrada de control.


Figura 11 (Vargas, 2012)





    • Existen otras clasificaciones para los contadores, como:
      • Según la forma en que conmutan los biestables.
      • Según la cantidad de números que pueden contar.

VII. SEGURIDAD EN LA EJECUCIÓN DEL LABORATORIO:


VIII.EVIDENCIA DE TAREAS EN LABORATORIO:

  • EQUIPOS Y MATERIALES:


 Figura 12: Experimentador EloTrain SO4203 e Interfaz UniTrain

Figura 13: Maleta de almacenamiento para Componentes Insertables

Figura 14: AND/NAND. 4-FOLD PS2125-3E

Figura 15: DRIVER/NOT. 4 BIT PS2125-2N

Figura 16: CLOCK GENERATOR PS2125-4G

Figura 17: HEX-7 SEGMENT DISPLAY PS2125-4A

Figura 18: MONOFLOP. 2- FOLD

Figura 19: 4 BIT COUNTER PS2125-3P
  • EXPERIENCIAS EN EL LABORATORIO 
    La primera experiencia realizada en nuestro laboratorio se utilizó el programa PROTHEUS para realizar la simulación  y luego proceder armar los distintos circuitos.

    EXPERIENCIA 1.- 
    Se utiliza en esta experiencia el software Proteus y un protoboard para realizar el circuito
    Se utilizara el componente CLOCK GENERATOR , este componente presenta pines de salida de 1K Hz,  10Hz y 1Hz, cada uno de estos tienen un led que muestra sus pulsaciones, pero en el pin de 1 KHz no se tienen tal led, ya que sus pulsaciones son rápidas; así que se procederá a armar un circuito utilizando un osciloscopio virtual y ver los altos y bajos que presenta dicha frecuencia .
    ESQUEMA DEL CIRCUITO EN PROTHEUS: Al momento de simular el LED debe parpadear. Se le agrego un osciloscopio para ver las ondas que presentan estas, ya que contamos con frecuencias variables.

    PASOS PARA EL CONEXIONADO DEL CIRCUITO:
    PASO 1: Se Conectó el protoboard hacia una fuente de alimentación y se incrusto en componente CLOCK GENERATOR hacia el protoboard.
    PASO 2: Se Procede a conectar cables hacia nuestro CLOCK GENERATOR como se muestra en la imagen (3 de alimentación y  otro colocado al analog in)
    PASO 3: Abrir el software LABSOFT para visualizar  un osciloscopio virtual  y lograr ver como se ve los altos y bajos de 1KHz.

    EXPERIENCIA 2.- 
    Se utiliza en esta experiencia el software Proteus y un protoboard para realizar el circuito
    Se utilizara los siguientes componentes: MONO FLOP y la entra de ANALOG IN.

    Lo que se lograra y se tomara en cuenta en esta experiencia es el poder analizar y poder apreciar el comportamiento del MONO FLOP ya que presenta un pulsador rojo y un vareador, estos presentan leds de color rojo (el led del pulsador rojo se prenderá solo por un segundo, mientras que el de vareador se prenderán a lo que se le ha regulado).
    ESQUEMA DEL CIRCUITO EN PROTHEUS: Al simular nuestro circuito mostrara  un contador que nos indicara la cantidad de tiempo en que se logra encender el foco del pulsador rojo

    PASOS PARA EL CONEXIONADO DEL CIRCUITO:
    Paso 1: Se Conectó el protoboard hacia una fuente de alimentación y se incrusto en componente MONOFLOP hacia el protoboard.
    Paso 2: Se Procede a conectar cables hacia nuestro MONOFLOP como se muestra en la imagen (2 de alimentación, uno puente entre la salida del pulsador rojo a la entrada del variador y 2 cables salientes de las salidas del vareador y del pulsador rojo a ANALOG IN )
    Paso 3: Abrir el software LABSOFT para visualizar  un osciloscopio virtual  y lograr ver como se ve los lapsos de tiempo en que se prende los leds, 
    EXPERIENCIA 3.- 
    Se utiliza en esta experiencia el software Proteus y un protoboard para realizar el circuito
    Se utilizara los siguientes componentes: CLOCK GENERATOR, BITCOUNTER, SEGMENT y la entra de ANALOG IN.

    Se conectara el OSCILADOR ASTABLE, el contador, el decodificador y el display de 7 segmentos tal como lo muestra la imagen para realizar un CONTADOR ascendente/descendente

    PASOS PARA EL CONEXIONADO DEL CIRCUITO:
    PASO 1: Se Conectó el protoboard hacia una fuente de alimentación y se incrustó los componentes CLOCK GENERATOR, BITCOUNTER, SEGMENT DISPLAY.
    PASO 2: Se Procede a conectar cables hacia nuestro CLOCK GENERATOR, BITCOUNTER, SEGMENT DISPLAY  como se aprecia en imagen, las salidas de nuestro BITCOUNTER conectar a las entradas de nuestro DISPLAY ,

  • RETO: :  Modifique circuito para que descuente desde un número prefijado y cuando llegue a cero se detenga el contador y dispare un temporizador.
  • Se realizo el esquema pedido usando 4 entradas , abnegarlas todas y realizar una suma de estas y lograr re alimentar el reset así lograr detener SEGMENT DISPLAY





  • VIDEO:

    IX. OBSERVACIONES:

    1. En este laboratorio rotamos los nuevos equipos de trabajo.
    2. Si el Display no funcionaba correctamente, la solución era usar el programa "LabSoft" en herramientas de medición y ahí podíamos visualizar nuestro Display.
    3. En la experiencia con el "clock generator" se observo que las pulsaciones que se observa en los pequeños leds eran mas rápidas cada vez que aumentaba la frecuencia y si se trataba de una frecuencia bastante elevada los leds ya no estaban aptos para observar dichas pulsaciones por lo que se recorre a usar el programa de "LabSoft" en modo  osciloscopio, en la que podíamos observar las ondas que producía dicha frecuencia.
    4. Incorporamos osciloscopio y frecuencimetro en nuestra simulación de ISIS PROTHEUS de nuestro circuito en modo ASTABLE.
    5. Para nuestro circuito modo MONOESTABLE también incorporamos el frecuencimetro y osciloscopio.
    6. Las maletas en las cuales están los componentes insertables, no están completas y están en desorden.
    7. Faltan mas cables pequeños, lo cual provoca retrasos en el armado del circuito.
    8. Usamos el "monoflop"para realizar la experiencia del oscilador monoestable al cual visualizamos las salidas en el osciloscopio en el programa "LabSoft".
    9. El componente "4 bit counter" es bastante completo ya que tiene funciones de contar y descontar.
    10. Necesitábamos cables mas largos que salgan desde el componente 4 Bit Counter hasta el interfaz Unitrain-I con puerto USB, exactamente en la parte de "Digital In"; por lo que tuvimos que hacer empalmes para que logre alcanzar la conexión desde ambos puntos.

    X. CONCLUSIONES:

    1. Logramos implementar circuitos temporizadores.
    2. logramos implementar circuitos generadores de Clock.
    3. Logramos implementar circuito contador utilizando temporizadores y generadores de Clock.
    4. Con los datos que conseguimos ver en el simulador de LabSoft, pudimos ver las ondas cuadráticas son con la que podemos hallar la frecuencia.
    5. logramos hacer las simulaciones usando el programa LabSoft
    6. logramos probar las simulaciones en el modulo de Lucas Nulle usando los componentes correspondientes a cada circuito.
    7. Para cuando usamos el programa de de LabSoft para visualizar el Display, las conexiones que iban a ser conectadas a las entradas del Display ahora serán conectadas en el interfaz Unitrain-I con puerto USB, exactamente en la parte de "Digital In".
    8. Entendimos la lógica de los temporizadores.
    9. trabajar en orden y obedecer las normas de seguridad es primordial en cualquier parte donde trabajemos con la electricidad.
    10. se logro trabajar cuidando los componentes eléctricos que nos brinda el taller.

    XI. FOTO GRUPAL:


                                   - Flores Olazábal, Adrian
                               - Llacchua Huarsaya, Eveline Jessica
                               - Sucari Mamani, Yhon

    XII. BIBLIOGRAFÍA:

    • Lucas Nülle. (2018). El sistema de componentes insertables de Lucas Nülle. Recuperado de: https://www.sidilab.com/media/files/ELECTRICIDAD_Y_ELECTRONICA_SISTEMA_ELOTRAIN.pdf
    • Ingeniería Mecafénix. (2017). Temporizador. Recuperado de: http://www.ingmecafenix.com/electricidad-industrial/temporizador-tipos-temporizador/
    • Circuitos Embebidos. (2018). Proyecto temporizador Programable de 2 dígitos. Recuperado de: http://electronicosembebidos.blogspot.com/2013/10/proyecto-temporizador-programable-de-2.html
    • Alegsa. (2018). Definición de señal de Reloj. Recuperado de: http://www.alegsa.com.ar/Dic/señal_de_reloj.php
    • Fiuba. (2003). Circuito Generador de Señales de  Clock. Recuperado de: http://web.fi.uba.ar/~asampau/PDF/6600.T13.pdf
    • Departamento de Ingeniería Electrónica y Comunicaciones. (2018). Aplicaciones de los Contadores. Recuperado de: http://diec.unizar.es/~tpollan/libro/Apuntes/dig17.pdf
    • Vargas, H.. (2012). Tema 9 Contadores. Recuperado de:  http://ocw.pucv.cl/cursos-1/sistemas-digitales/materiales-de-clases-1/catedras/tema-10
    • Calameo. (2018). Contador. Recuperado de: https://es.calameo.com/read/003645808852514ff09b2
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      Para mayor información, escríbemos a los correos: eveline.llacchua@tecsup.edu.pe ; adrian.flores.o@tecsup.edu.pe; yhon.sucari@tecsup.edu.pe

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