INTRODUCCION:
se usaran registros, decodificadores,
contadores, amplificadores operacionales, compuertas básicas, desplay, entre
mas material que surgan en el proceso de diseño y control.
Utilizaremos además integrados que ya
hemos visto en cursos y laboratorios anteriores y de los cuales se tienen
conocimientos básicos:
·
circuitos
integrados HM9270 y L293D
Se aprovechara material de reciclaje y
componentes de reutilización: aun no es muy seguro y confirmo para la etapa de
control se ha planteado utilizar el mecanismo de una unidad de DVD PARA LA
CERRADURA. Ya anteriormente en mi laboratorio de control había utilizado esta
etapa con mucho éxito.
Para lograr la funcionalidad requerida el
sistema consta de diversas partes que son:
- Entrada de datos y decodificación DTMF.
/asesoría/
- Almacenamiento de datos y despliegue de
los mismos/asesoría/
- Clave de apertura de la puerta
- Etapa de comparación de datos
-Control de motor a pasos para el control
de la puerta./asesoría/
MARCO TEORICO:
Debemos pensar que, de la
amplia variedad disponible, conviene usar el que mejor se ajuste a lo que
queremos captar. Un micro piezoeléctrico por ejemplo no nos servirá para la
voz, pero será nuestra única opción para grabar ultrasonidos. Un micro de
carbon responde justo en las frecuencias de la voz, sin embargo su sensibilidad
es pobre. Uno de condensador es mejor, pero necesitamos un voltaje extra y un
circuito complicado para que funcione.
Lo bueno del micrófono electret es que tiene las ventajas del de condensador, y
la electrónica requerida es muy básica. Ventajas:
- Para
empezar es barato y fácil de encontrar.
- Buena
respuesta en frecuencia en todo el rango audible (casi plana en algunos
modelos).
- Está
preamplificado internamente luego entrega una señal bastante alta en
comparación.
- Es
resistente.
- Se
alimenta con una tensión de entre 2 y 12V, fácilmente disponible.
- Poco
ruidoso.
Decodificador
BCD:
Un
dispositivo de salida muy utilizado para visualizar números decimales es el
visualizado de 7 segmentos.
Los
7 segmentos se marcan con las letras de la a a la g .
REGISTROS
DE DESPLAZAMIENTO 74194
Los
fabricantes de circuitos integrados ofrecen muchos registros de desplazamiento.
El que implementaremos a continuación es un registro de desplazamiento universal.
Este
registro tiene 10 entradas y 4 salidas; estas ultimas están conectadas a la
salidas normales (Q) de cada flip flop en el circuito integrado.
Observar
que las 4 entradas del registro 74194 (A, B, C, D) son las entradas de carga en
paralelo las 2 entradas siguientes introducen los datos en el registro en forma
serie (o sea, cada vez un bit), estas son: entrada serie de desplazamiento a la
derecha (DCR). esta introduce los bits por la posición A (QA) (es decir, el
visualizador A ) de esta forma el registro se ha desplazado hacia la derecha.
La
entrada serie de desplazamiento a la izquierda (DCL) introduce los bits por la
posición D (QD) (es decir visualizador D) y así el registro se desplaza hacia
la izquierda Las entradas del reloj (CLK) dispara los 4 flip-flops durante las
transición L a H (bajo a alto) del pulso de reloj. Cuando la entrada de borrado
(CLR) la activamos con un nivel BAJO automáticamente ponemos todos los
flip-flops a cero.
Los
controles de modo a través de una red de puertas le indican al registro que
desplace a la izquierda, a la derecha, que cargue en paralelo, o no haga nada
(mantenimiento). Como todos los CI’s TTL el 74194 tiene sus conexiones de
alimentación +5V y GND, pero habitualmente esta no se indican en el símbolo
lógico.
Los
modos de operación del registro de desplazamiento son: reset, mantenimiento,
desplazamiento a la izquierda, desplazamiento a la derecha, y carga en paralelo.
El circuito integrado CD4017
El
CD4017, es utilizado frecuentemente como secuenciador de luces y divisor de
bajas frecuencias. Es muy popular entre los aficionados y estudiantes que
se inician en la electrónica.
El
CD4017, se puede adquirir por poco dinero, su bajo precio lo hace ideal en
circuitos de prueba y experimentación. A continuación podemos ver la
descripción de sus pines, los cuales son 16 en total.
La
alimentación del circuito integrado, se hace por medio del pin 16 y debido a su
tecnología CMOS, el CD4017 puede ser alimentado desde 3 a unos 15 voltios,
de corriente continua. Sus salidas (10 en total, de 0 a 9) comienzan desde el
pin 3 (Q0) y no se encuentran de forma secuencial, terminando en el pin 11
(Q9), como se puede ver en la imagen.
Para
que el CD4017 pueda realizar sus acciones, este debe recibir un tren de
pulsos por el pin 14.
MINI SWITCH 4 INTERRUPTORES
.png)
CIRCUITO INTEGRADO 74-85
Es un circuito que compara dos entradas de datos de 4 bits y arroja tres
posibles resultados que el dato 1 sea mayor al dato 2, que el dato 1 sea igual
al dato 2 o que el dato 1 sea menor al dato 2
En el anterior datasheet se puede
observar como el circuito integrado 7485 cuenta con una entrada de 4 bits Para
la agrupación binaria de A (compuesta por los pines 15,13,12 y 11) y con otra
entrada de 4 bits para la agrupación binaria de B (compuesta por los pines
1,14,11 y 9) y con otras tres entradas en caso de que se quiera generar un
comparador mas amplio (de mas de 4 bits) que son los pines 2,3 y 4 , y posee
sus tres posibles salidas los pines 5,6 y 7.
Esquema eléctrico ya probado en proteus :
Motores
a pasos
La
característica principal de estos motores es el hecho de poder moverlos un paso
a la vez por cada pulso que se le aplique. Este paso puede variar desde 90°
hasta pequeños movimientos de tan solo 1.8°, es decir, que se necesitarán 4
pasos en el primer caso (90°) y 200 para el segundo caso (1.8°), para completar
un giro completo de 360°.
Existen
dos tipos de motores a paso de imán permanente, los Bipolares figura 1 y los
unipolares figura 2, normalmente los bipolares solo tienen 4 cables y los
unipolares suelen tener 5 o 6 cables
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Son
motores que tienen generalmente cuatro
cables de salida. Requieren del cambio de dirección del flujo de corriente a
través de las bobinas en la secuencia apropiada para realizar un movimiento
A continuación se puede ver la tabla con la secuencia necesaria para controlar motores paso a paso del tipo Bipolares
.jpg)
Es
un circuito integrado de bajo costo sus aplicaciones principales son las de
multivibrador estable (dos estados metaestables) y monoestable (un estado
estable y otro metaestable), detector de impulsos, etcétera
Permite
generar un pulso, lo suficientemente rápido para mover el motor, así como
detector de activación necesario para activar el contador.
Desarrollo.
Para la realización de la cerradura
electrónica, se creó un sistema que consta de diversas partes, para tratar de
lograr nuestro objetivo:
Entrada de datos y decodificación DTMF
Entrada de datos Se utilizó un micrófono
tipo electret para captar la señal auditiva
producida por un teléfono celular.
Decodificación La decodificación de los
tonos captados por el micrófono se realizó con el circuito integrado HM9270
adaptando el micrófono electret la configuración ya se encuentra en el datasheet,este
tipo de CI no lo puedo simular en multisim ni mucho menos en proteus ya que es
un componente muy específico y no se encuentra en dichas librerías. La solución
a este problema sería implementarlo ya físicamente y probarlo. Otro sustituto
seria HT9170B/HT9170d que también
realizan la función de DTMF. Aquí la imagen de estos dos componentes.
.png)
Tabla lógica de frecuencias:
para
observar el número que el decodificador interpretó, se conectó a su salida un
decodificador BCD a un display de 7 segmentos, el diagrama de conexión es el
siguiente:
Esta simulación está comprobando el
funcionamiento del decodificados a 7 segmentos de ánodo común, está comprobado
en multisim como se puede apreciar.
La
entrada D del decodificador es la del bit menos significativo el cual se
conectara al integrado en la salida Q4. Y asi en sucesión con las demás
entradas y salidas.
Almacenamiento de los datos
Se le incluyo un código de tres dígitos,
Pensando que, para que el sistema sea realmente útil como una cerradura
electrónica este debe poseer una clave de seguridad por lo menos de 3 más el
triple cero que no es una clave valida ya que el sistema inicia siempre en ese
número.
Debido a que el decodificador entrega un
código binario de 4 bits al mismo tiempo es necesario almacenar esta
información hasta que se tengan los 3 dígitos, lo cual requiere un tipo
especial de circuito. Debido a esto utilizaremos el circuito integrado 74194
Despliegue de datos Nuevamente se utilizó
el circuito decodificador BCD a un display de 7 segmentos, para mostrar la
información que se obtiene en la salida del registro, por lo que como son tres
dígitos se requirieron 3 Registros, 3 decodificadores y 3 Displays.
ste tipo de circuitos requieren de un
pulso de reloj para avanzar al siguiente digito, lo cual, aprovecharemos porque
cada vez que el decodificador DTMF detecta un número escrito por el celular, el
decodificador emite una señal por su pata 15 (StD), lo cual puede utilizarse para
que el contador lo reciba como un pulso de reloj incrementado la cuenta y
enviando una señal por cada una de sus patas en el orden correcto.
Aprovechando esto, una vez que el
contador recibe un pulso, incrementa en uno su cuenta y activa primero la señal
S1 de su pata 2 y está señal se manda al primer registro en su entrada de
reloj, lo que le indica que presente en su salida los datos de su entrada,
cuando el codificador recibe otro número desde el celular manda otra señal al
contador el cual ahora enciende su señal en la pata 4 (S2) activando el segundo
Registro, al recibir el siguiente digito y enviar al contador la señal, esté
activa ahora su pata 7 (S3) mandando la señal al tercer registro y terminando
así el ciclo de 3 dígitos, si se recibe otro número más se activara en el
contador su pata 10 (S4) que al estar conectada a su pata 15 (Reset) se
reinicia el contador y se limpian todos los registros a través de su pata CLR.
A continuación se presenta el diagrama en
multisim:
En el sistema de seguridad se requiere
tener preestablecido el código que permite la
liberación, para esto se decidió utilizar 3 switch con 4 interruptores cada uno, con lo
cual cada switch permitirá establecer un
dígito de la clave de liberación.
Ya que se tienen tanto los datos en la
memoria como el código establecido mediante los
switch, se debe comparar si estos son iguales, para lograrlo se decidió
utilizar un tipo de circuito llamado comparador de magnitudes de 4 bits, en sus
entradas se reciben 4 bits que vienen de cada uno de los registros y 4 de
los switch si los números son iguales en
su salida se obtiene un bit, al juntar estas tres salidas en un par de
compuertas AND si de estas compuertas se obtiene un bit positivo y se dice que
la clave es la misma después se procede a la activación del motor.
Control de motor de apertura de la puerta
como se definió y se explico en el marco teórico, se utilizo material de rehusó, para lo cual se aprovecho un mecanismo de una unidad lectora de CD que ya no funcionaba, los motores que se utilizan en estas unidades se denominan motores a pasos, lo cual implica de controlarse un poco diferente a un motor normal
como se definió y se explico en el marco teórico, se utilizo material de rehusó, para lo cual se aprovecho un mecanismo de una unidad lectora de CD que ya no funcionaba, los motores que se utilizan en estas unidades se denominan motores a pasos, lo cual implica de controlarse un poco diferente a un motor normal
Material .
Software ISIS 7 Profesional de Proteus
Software mikroC PRO for PIC de
Mikroelektronika
PIC16F887 C.I. L293D (Amplificador de
potencia en Puente H)
Motor bipolar paso a paso (El más
económico, sin importar el número de pasos)
Primero se realizará la programación de
nuestro código, en esta ocasión se programará en lenguaje C, para ello
necesitaremos el software mikroC PRO for PIC.
En la ventana de nuestro nuevo archivo
capturamos el siguiente programa en lenguaje C ordenando línea por línea de
acuerdo a la numeración indicada.
Lo cargamos en proteus y comprobamos el
funcionamiento del motor:
- GASTOS ECONOMICOS:
- CI HM9270 $25
- CI L293D $15
- 3 CI 7447 $10
- 6 Desplay 7 segmentos (ANODO COMUN) $8
- 3 CI 74194 $15
- CI CD4017 $15
- Micrófono tipo electret $70 (según las marcas)
- Mini switch 4 interruptores $6
- 3 CI 7485 $12
- CI 555 $5
- MOTOR BIPOLAR $40
- PIC 16F887 $60
- 4 -5 PROTOBOARD $60(SEGUN LAS MARCAS)
MONTO TOTAL: $653
