MECA 2 Módulo 1 Submódulo 3

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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

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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.

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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

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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.

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(6)

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? __________________________________________________________________

(7)

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

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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

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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.

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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

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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

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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

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CONCLUSIONES

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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.

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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

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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.

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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

1. Ensambla tu circuito usando los componentes adecuados

2. Realiza las mediciones de frecuencia y voltaje para evitar daños a los componentes

3. Conecta tus instrumentos de medición

4. Elabora tus conclusiones

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Referencias

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