MANUAL DE PRÁCTICAS
MÓDULO PROFESIONAL I
Diagnostica el estado de circuitos eléctricos, electrónicos y elementos mecánicos
midiendo las variables de componentes en sistemas mecatrónicos.
---SUBMÓDULO III
Prueba circuitos electrónicos digitales para sistemas de control
CARRERA: Mecatrónica
COMPONENTE: PROFESIONAL
SEMESTRE: SEGUNDO
ELABORADO POR:
Academia Mecatrónica/Electromecánica
FECHA DE ELABORACIÓN:3 de Febrero 2012
TOTAL HORAS PRÁCTICAS: 77 (80 %)
REVISADO POR LA ACADEMIA DE
Mecatrónica/Electromecánica
Introducción
Este manual de prácticas fue realizado para facilitar al alumno el aprendizaje teórico y
práctico, para que desarrolle las competencias con mayor facilidad que le servirán para el
desarrollo de habilidades, destrezas conocimientos y actitudes que utilizará en el campo
laboral y también le permitirán continuar sus estudios superiores como profesional técnico o
una ingeniería a fin.
Con base a las necesidades industriales tanto como del sector público como privado
que se presentan en nuestro país y debido a la vertiginosa velocidad del avance
tecnológico; es necesario generar un nuevo paradigma; el cual demanda la preparación del
recurso humano calificado que participe directamente en actividades productivas para el
desarrollo del país.
Al Concluir este submódulo habrás asimilado y comprendido los conocimientos,
habilidades y destrezas necesarias para detectar y corregir fallas en sistemas electrónicos
digitales, así como en su sistema de conexión, alimentación y diseño, también así, en los
equipos mecatronicos
y podrás incorporarte inmediatamente, al campo laboral ya que
existe mucha demanda y puedes obtener buenos ingresos
económicos.
Este tipo de
actividades son complejas, y existe cierta autonomía y responsabilidad individual por lo se
consideran nivel 3, donde se deben aplicar las medidas de seguridad e higiene.
ÍNDICE
Práctica 1: Llave de paso digital con compuerta AND
Práctica 2: Selector de datos.
Práctica 3: Codificación de señales
Práctica 4: Transferencia de datos por multiplexión
Práctica 5: Secuenciador automático con Flip-flops
NÚMERO DE LA PRÁCTICA 1
NOMBRE DE LA PRÁCTICA
Llave de paso digital con compuerta AND
NOMBRE DEL ALUMNO
GRUPO MECA II FECHA
HABILIDADES A DESARROLLAR
Utiliza herramienta electrónica
Detecta fallas en circuitos electrónicos digitales
Repara fallas en los sistemas electrónicos digitales
MARCO TEÓRICO
Los sistemas digitales representan un enorme porcentaje de los sistemas de control avanzado. Actualmente, la gran mayoría de los sistemas de comunicaciones, control, telemetría, diagnóstico, etc; están basados en sistemas digitales.
El reconocimiento de las características y forma de operación de tales sistemas es imperativo para quienes deseen o necesiten incursionar en el diagnóstico y mantenimiento de sistemas electrónicos, por tal motivo, es necesario identificar y saber reconocer a los componentes lógicos básicos en primera instancia.
La práctica 1 servirá para que reconozcas las características de una compuerta lógica, su voltaje de operación, distribución de terminales en el encapsulado MSI y las posibilidades de interconexión. Como aplicación, se implementará un selector de datos digitales por medio de una compuerta AND.
MATERIALES EQUIPO O HERRAMIENTA
Resistencias Compuertas lógicas Alambre de conexión Protoboard
microswitch
Multímetro Fuente de voltaje Pinzas
PROCEDIMIENTO
1. Solicitar los instrumentos de medición y equipo de alimentación 2. Revisar el estado de tus instrumentos y equipo
3. Preparar tu lista de materiales
4. Conectar el circuito de acuerdo al diagrama 5. Revisar voltajes y las conexiones.
6. Llena las tablas de verdad investigadas para estas compuertas 7. Comprobar el funcionamiento del circuito.
Con base en tus mediciones de voltaje para los diferentes estados de las entradas, ¿Qué
compuertas consideras que podrías utilizar como una “llave de paso” digital?_____________
__________________________________________________________________________
¿Porqué? __________________________________________________________________
NÚMERO DE LA PRÁCTICA 2
NOMBRE DE LA PRÁCTICA
Selector de datos.
NOMBRE DEL ALUMNO
GRUPO MECA II FECHA
HABILIDADES A DESARROLLAR
Utiliza herramienta electrónica
Detecta fallas en circuitos electrónicos digitales
Repara fallas en los sistemas electrónicos digitales
MARCO TEÓRICO
Circuitos combinados
Los circuitos combinatorios se emplean en las computadoras digitales para generar decisiones de control binarias y para proporcionar los componentes digitales requeridos para el procesamiento de datos.
El análisis de un C.C. inicia con un diagrama de circuito lógico determinado y culmina con un conjunto de funciones booleanas o una tabla de verdad.
Ejemplo
Selector de datos Decodificador
El diseño de un circuito combinatorio parte del planteamiento verbal del problema y termina con un diagrama lógico. El procedimiento es el siguiente:
1. Se establece el problema
2. Se asignan símbolos a las variables de entrada y salida. 3. Se extrae la tabla de verdad.
4. Se obtienen las funciones booleanas simplificadas. 5. Se traza el diagrama lógico
MATERIALES EQUIPO O HERRAMIENTA
Resistencias Compuertas lógicas Alambre de conexión Protoboard
Switch
Multímetro Fuente de voltaje Pinzas
PROCEDIMIENTO
1. Solicitar los instrumentos de medición y equipo de alimentación 2. Revisar el estado de tus instrumentos y equipo
3. Preparar tu lista de materiales
6. Llena las tablas de verdad investigadas para estas compuertas 7. Comprobar el funcionamiento del circuito.
8. Elabora tus conclusiones
DIBUJOS O ESQUEMAS
U1A 74LS04D U2A 74LS08D U3B 74LS08D U4A 74LS32D J1
Key = Space
LED1 R1 1kΩ V1 5 V 1 0 2 3 4 5 7 0 J2 J3 R2
1kΩ R31kΩ
0 6
8 9
NÚMERO DE LA PRÁCTICA 3
NOMBRE DE LA PRÁCTICA
Codificación de señales
NOMBRE DEL ALUMNO
GRUPO MECA II FECHA
HABILIDADES A DESARROLLAR
Utiliza herramienta electrónica
Detecta fallas en circuitos electrónicos digitales
Repara fallas en los sistemas electrónicos digitales
MARCO TEÓRICO
Los convertidores de código se emplean con mucha frecuencia en los sistemas digitales combinacionales y secuenciales. Su aplicación principal es la de establecer comunicación entre sistemas que empleas códigos distintos para un mismo propósito; por ejemplo, un motor conectado a un encoder presentará su posición actual en código Gray (para evitar errores en los pasos entre un estado y otro). Sin embargo, los sistemas de
decodificación y conteo requieren que sus entradas se encuentren en código BCD (o al menos en binario), por lo que se hace necesario el uso de un convertidor de código Gray a binario, otro de binario a BCD y finalmente un decodificador de BCD a 7 segmentos para presentar la posición del motor en una forma comprensible para el operador humano.
El convertidor de código Gray a binario se puede implementar muy fácilmente mediante el uso de compuertas XOR y, de igual forma, se puede implementar un convertidor de código binario a Gray con las mismas
compuertas pero con una interconexión diferente.
MATERIALES O
SUSTANCIAS EQUIPO O HERRAMIENTA
Resistencias Compuertas lógicas Alambre de conexión Protoboard
Switch Flip-Flop
Multimetro Fuente de voltaje Pinzas
PROCEDIMIENTO
1. Verificar la capacidad de las resistencias. 2. Utiliza tu equipo de seguridad.
3. Conectar el circuito de acuerdo al diagrama 4. Revisar la conexión.
5. Verificar el voltaje del circuito.
DIBUJOS O ESQUEMAS
U1A
74LS86D
U1C
74LS86D U1B
74LS86D J1
R1 1X4SIP 4.7kΩ
2 3 4 5
1
0
V1 5 V
7
0
X1
2.5 V X2
2.5 V X3
2.5 V X4
2.5 V
5 4
10
6 2
1
3
NÚMERO DE LA PRÁCTICA 4
NOMBRE DE LA PRÁCTICA TRANSFERENCIA DE DATOS POR MULTIPLEXIÓN
NOMBRE DEL ALUMNO
GRUPO Cuarto
Mecatronica
FECHA
HABILIDADES A DESARROLLAR
Utiliza herramienta electrónica
Detecta fallas en circuitos electrónicos digitales
Repara fallas en los sistemas electrónicos digitales
MARCO TEÓRICO
Circuitos secuenciales.
Un circuito secuencial es una interconexión de flip-flops y compuertas. Las compuertas por sí mismas constituyen un circuito combinatorio, pero cuando se incluyen junto con los flips-flops, el circuito completo se cl asifica como un circuito secuencial
Así, un circuito secuencial se especifica por una secuencia de tiempos de las entradas externas, salidas externas y estados binarios de los flip-flops internos.
Para poder describir esto se usan los siguientes conceptos:
Ecuaciones de entrada de los flip-flops Tabla de estados
Diagrama de estados
MATERIALES EQUIPO O HERRAMIENTA
Resistencias Compuertas lógicas Alambre de conexión Protoboard
Switch Flip-Flop
3. Conectar el circuito de acuerdo al diagrama 4. Revisar la conexión.
5. Verificar el voltaje del circuito.
6 Comprobar el funcionamiento del circuito
DIBUJOS O ESQUEMAS
D
2 Q 5
CLK 3
Q 6
S
4
R
1
U1:A
74LS74
1
2 3
U2:A
74LS08
R1
1k1
CONCLUSIONES
NÚMERO DE LA PRÁCTICA 5
NOMBRE DE LA PRÁCTICA SECUENCIADOR AUTOMÁTICO CON FLIP FLOPS
NOMBRE DEL ALUMNO
GRUPO Cuarto
Mecatronica
FECHA
HABILIDADES A DESARROLLAR
Utiliza herramienta electrónica
Detecta fallas en circuitos electrónicos digitales
Repara fallas en los sistemas electrónicos digitales
MARCO TEÓRICO
Circuitos secuenciales.
Así, un circuito secuencial se especifica por una secuencia de tiempos de las entradas externas, salidas externas y estados binarios de los flip-flops internos.
Para poder describir esto se usan los siguientes conceptos:
Ecuaciones de entrada de los flip-flops Tabla de estados
Diagrama de estados
Los flip flops pueden emplearse para un sinnúmero de apliaciones digitales y se pueden sincronizar empleando un solo reloj.
MATERIALES EQUIPO O HERRAMIENTA
Resistencias Compuertas lógicas Alambre de conexión Protoboard
Switch Flip-Flop
Multimetro Fuente de voltaje Pinzas
PROCEDIMIENTO
6. Verificar la capacidad de las resistencias. 7. Utiliza tu equipo de seguridad.
D
2 Q 5 CLK 3 Q 6 S 4 R 1 U1:A 74LS74 1 2 3 U2:A 74LS08 R1 1k1 VDD U1A 74LS86D U1C 74LS86D U1B 74LS86D J1 R1 1X4SIP 4.7kΩ
2 3 4 5
1 0 V1 5 V 7 0 X1 2.5 V X2 2.5 V X3 2.5 V X4 2.5 V 5 4 10 6 2 1 3
10. Verificar el voltaje del circuito.
6 Comprobar el funcionamiento del circuito
DIBUJOS O ESQUEMAS
El secuenciador se implementará tomando como base los circuitos anteriores y diseñando la etapa de control que permita discriminar los estados no deseado y
seleccionado los estados deseados
CONCLUSIONES
NÚMERO DE LA PRÁCTICA 6
NOMBRE DE LA PRÁCTICA
Contador de eventos
NOMBRE DEL ALUMNO
GRUPO MECA II FECHA
HABILIDADES A DESARROLLAR
Utiliza herramienta electrónica
Detecta fallas en circuitos electrónicos digitales
Repara fallas en los sistemas electrónicos digitales
MARCO TEÓRICO
Los contadores se emplean con mucha frecuencia en los sistemas digitales combinacionales y secuenciales. Su aplicación principal es la de contar eventos para un mismo propósito; por ejemplo, un motor conectado a un encoder presentará el número de revoluciones (para evitar errores en los pasos entre un estado y otro). Sin embargo, los sistemas de decodificación y conteo requieren que sus entradas se encuentren en código BCD (o al menos en binario), por lo que se hace necesario el uso de un convertidor de código Gray a binario, otro de binario a BCD y finalmente un decodificador de BCD a 7 segmentos para presentar la posición del motor en una forma comprensible para el operador humano.
MATERIALES O
SUSTANCIAS EQUIPO O HERRAMIENTA
Resistencias Compuertas lógicas Alambre de conexión Protoboard
Switch Flip-Flop
Multimetro Fuente de voltaje Pinzas
PROCEDIMIENTO
6. Verificar la capacidad de las resistencias. 7. Utiliza tu equipo de seguridad.
8. Conectar el circuito de acuerdo al diagrama 9. Revisar la conexión.
10. Verificar el voltaje del circuito.
DIBUJOS O ESQUEMAS
El alumno diseñará su propio sistema de conteo de eventos basado en contadores comerciales (como el 74192, 74193 o el 7490)
Los contadores deberán contar con un display de 7 segmentos para presentar los datos y el conteo de eventos, para eso se deben emplear decodificadores y circuitos secuenciales adecuados como registros de corrimiento y de carga paralela para poder “latchear” o enclavar los resultados
