_Contador

CONTADOR FOTOELÉCTRICO

RODRIGO BUENAVENTURA MOSQUERA KELLY MICHELLE PRETEL GUERRA 5A  D

CIRCUITOS DIGITALES

UNIVERSIDAD DEL PACIFICO BUENAVENTURA VALLE

1

CONTADOR FOTOELÉCTRICO

RODRIGO BUENAVENTURA MOSQUERA KELLY MICHELLE PRETEL GUERRA 5A  D

CIRCUITOS DIGITALES

PEDRO RIVAS

UNIVERSIDAD DEL PACIFICO BUENAVENTURA VALLE

2

ÍNDICE

Introducción

1. 1.1 1.2 2. 3. 3.1 3.2 3.3 4. 5. 5.1 6. 6.1 6.2 7. 8. 9.

Objetivos. Objetivo general. Objetivos específicos. Justificación. Diagramas electrónicos. Diagrama en bloques y explicación de cada bloque. Diagrama esquemático. Diagrama pictórico o foto del circuito. Teoría del funcionamiento del circuito. Listado de materiales. Características del elemento principal. Costos Costo de cada uno de los componentes. Costo de mano de obra. Garantía del producto. Recomendaciones. Dificultades.

Conclusión Bibliografía

3

INTRODUCCIÓN

El contador fotoeléctrico que se describe en este proyecto es un circuito que cuenta la cantidad de veces que un objeto interrumpe el paso de la luz hacia un componente de origen electrónico sensor óptico, más conocido como Fotocelda. El estado de la cuenta se registra en tres Displays de 7 segmentos permitiendo la cuenta en línea hasta 999. Los contadores son circuitos ampliamente utilizados en la industria ya que permiten establecer datos tan importantes como el número de objetos producidos en un tiempo determinado. Además, su estudio es muy importante ya que ellos juegan un papel definitivo dentro de la electrónica digital. Utilizamos un circuito integrado MC14553 llamándolo contador de pulso el corazón de este proyecto ya que este chip consiste en tres contadores BCD (decimal codificado en binario) conectados en cascada, el primer contador registra en código BCD las unidades el segundo las decenas y el tercero las centenas del numero de pulsos. También implementamos el uso de otro circuito integrado llamado decodificador 4543 el cual se encarga de convertir cada código BCD en un código de siete segmentos que excita secuencialmente los displays encargados de visualizar las unidades, decenas y centenas de la cuenta. De esto se complementa el funcionamiento del contador fotoeléctrico.

4

OBJETIVOS

y

Objetivo General

Aplicar los conocimientos adquiridos en el curso de circuitos digitales como finalidad de realizar un proyecto de origen digital como lo es el contador fotoeléctrico.

y

Objetivos Específicos   

Recolectar información necesaria sobre el funcionamiento de cada uno de los elementos electrónicos usados para el fin de este proyecto. Desarrollar la lógica para la solución de problemas a partir del diseño de un circuito digital. Contar cada objeto que interrumpa el paso de luz transferido hacia la foto celda.

5

JUSTIFICACIÓN

La aportación teórica siempre es de gran ayuda para el aprendizaje y la comprensión de las prácticas; para comprender el funcionamiento de un circuito digital el sustento teórico enriquece la manera en que es tratado y sobre todo sirve de base para una mejor comprensión, como una base en la cual algunas dudas se disipan, y poder así  realizar las practicas con una previa preparación y conocimiento. Aquí se presenta a manera de referencia, la información teórica necesaria para el circuito empezando por lo más básico y sencillo, se considera necesario primero adentrar a los conceptos con los cuales se va a trabajar, de esta manera la información que se trata tendrá una mejor comprensión sobre todo a la hora de hacer las practicas o desarrollar el circuito digital.

6

DIAGRAMAS ELECTRONICOS

DIAGRAMA EN BLOQUES

En esta figura nos muestra el bloque 1 de nuestro contador fotoeléctrico muestra el circuito correspondiente al conformador de pulsos. En condiciones normales, la fuente de luz ilumina la fotocelda y su resistencia es muy baja. Como resultado, la entrada del inversor Schmitt-trigger recibe un alto y su salida es baja.

Como inicio en este segundo bloque ingresa el dato al contador 14553 BCD El primer contador registra, en código BCD, las unidades, el segundo las decenas y el tercero las centenas del número de pulsos. Las salidas del contador alimentan un decodificador 4543B, el cual convierte cada código BCD en un código de siete segmentos que excita, secuencialmente, los displays encargados de visualizar las unidades, decenas y centenas de la cuenta.

7

DIAGRAMA ESQUEMATICO

DIAGRAMA PICTÓRICO

8

TEORÍA DEL FUNCIONAMIENTO DEL CIRCUITO

Los componente principal de nuestro circuito digital son unos circuito integrado llamados un conformador de pulso, un contador BCD de 3 decenas, un decodificador de 7 segmentos. Este contador fotoeléctrico se manipulara mediando una fotocelda y dos pulsadores el primero ocasionando un reset y el segundo un stop, su cuenta será visualizada por medio de tres display de 7 segmentos. Cuando el objeto deja de interrumpir el rayo de luz, la resistencia de la fotocelda disminuye y la salida del inversor se hace nuevamente baja. El resultado neto de este proceso es la emisión de un pulso positivo de voltaje. Este pulso se aplica al contador. Las fotoceldas no responden inmediatamente a los cambios en la intensidad de la luz incidente y, por tanto, generan señales lentas. Esta es la razón por la cual se emplea una compuerta Schmitt-trigger como dispositivo conformador de pulsos. El potenciómetro R2 permite ajustar la sensibilidad de la fotocelda de acuerdo a la intensidad de la luz incidente. La resistencia R1 sirve de protección, evitando que circule una corriente excesiva cuando el potenciómetro está en su posición de mínima resistencia y la LDR está iluminada. El contador de pulsos es el corazón de este proyecto. Está desarrollado alrededor de un circuito integrado MC14553. Este chip, consiste de tres contadores BCD conectados en cascada. El primer contador registra, en código BCD, las unidades, el segundo las decenas y el tercero las centenas del número de pulsos. Por ejemplo, si han ingresado 319 pulsos, en las salidas del primer contador se tendrá el código BCD 0011 (3), en las salidas del segundo el código 0001 (1) y en las salidas del tercero el código 1001 (9). Las salidas del contador alimentan un decodificador 4543B, el cual convierte cada código BCD en un código de siete segmentos que excita, secuencialmente, los displays encargados de visualizar las unidades, decenas y centenas de la cuenta.

9

Para iniciar la cuenta a partir de 000 ó cancelarla en cualquier momento, debe pulsarse el botón de borrado S1 (RESET). De este modo, la línea MR (reset maestro pin 13) del MC14553 recibe un alto y todas las salidas BCD de sus contadores internos se hacen iguales a 0000. Para detener la cuenta y congelarla en el último valor registrado, sin borrarla, debe pulsarse el botón de paro S2 (STOP). Cuando esto se hace, la línea DIS (inhibidor, pin 11) del MC14553 recibe un alto y se inhibe la operación de los contadores BCD internos. El condensador C1 determina la frecuencia de exploración, es decir, la rapidez con la cual el MC14553 muestra secuencialmente en sus salidas los códigos de las unidades, decenas y centenas de la cuenta actual.

10

LISTADO DE MATERIALES

y y y y y y y y y y y y y y

4 Resistencias de 1K (R2, R12, R13, R14). 2 Resistencias de 6.8K (R3, R3). 7 Resistencias de 330 (R5, a R11). 1 Potenciómetro de 100k 1 Fotocelda (LDR). 1 Condensador de 1nF. 3 Transistores PNP 2N3906 1 circuito Integrado CD4093B. 1 Circuito Integrado MC14553. 1 Circuito Integrado CD4543B. 3 Displays sencillos de ánodo común. 2 Pulsadores normalmente abiertos. 2 Protoboard. 1 regulador de corriente

11

CARACTERÍSTICAS DEL ELEMENTO PRINCIPAL

Una fotocelda, célula fotoconductora, o fotodetector es una resistencia, cuyo valor en ohmios varía ante las variaciones de la luz incidente. También llamadas fotorresistencias o LDR. Están construidas con un material sensible a la luz, de tal manera que cuando la luz incide sobre su superficie, el material sufre una reacción física, alterando su resistencia eléctrica. Una fotocelda presenta un bajo valor de su resistencia ante la presencia de luz, y, un alto valor de resistencia ante la ausencia de luz. La fotocelda se emplea para controlar el encendido automático del alumbrado público. También se utiliza ampliamente en circuitos contadores electrónicos de objetos y personas, en alarmas, etc

12

COSTO

o o o o o o o o o o o o o

Resistencia 1k a 1/4w $100 Resistencia 6.8k a 1/4w $100 Resistencia 330k a 1/4w $100 Potenciómetro 100k $1600 Fotocelda (LDR) $1200 Condensador 1nF $100 Transistores PNP 2n3906 $200 Circuito integrado cd4093B $3000 Circuito integrado mc14553 $3000 Circuito integrado cd4543B $3000 Display sencillos de anodo común $1400 Pulsadores normalmente abierto $300 Protoboard $9000

13

GARANTÍA DEL PRODUCTO

Garantiza que este circuito contara exactamente las veces que un objeto obstaculice el paso de luz hacia la fotocelda, también el funcionamiento de los pulsadores para reset y stop del funcionamiento de cuyo circuito.

14

RECOMENDACIONES

Se sugiere poner en funcionamiento el circuito con su adecuado voltaje para evitar que los dispositivos sufran daños irremediables. En el momento de realizar el montaje percatarse de evitar el contacto físico con los circuitos integrados (ya que la carga estática del ser humano los afecta). Mantener alejado del agua el circuito para evitar daños o cortocircuito.

15

DIFICULTADES

La dificultad encontrada en cuanto al desarrollo de este circuito fue la siguiente: -

La graduación del potenciómetro ocasiono que la cuenta se desordenara de cierta forma que no llevaba un orden consecutivo.

16

CONCLUSIÓN

Las Fotoceldas tienen muchas utilidades que vemos a diario tales como alarmas antirrobo, semáforos de tráfico y puertas automáticas. En este caso su uso como contador fotoeléctrico usando como complemento un  juego de circuitos integrados y 3 displays protegidos por resistencias y transistores para poder visualizar cuantas veces se interrumpe el paso de luz hacia la fotocelda.

17

BIBLIOGRAFÍA

FARRER BALLESTER Miguel, MACIAS SERRA José Luis. Curso de electrónica moderna CEKIT.

18