Tecnología 4º de ESO TEMA 4

Transcripción

1 TEMA 4 _ CONTROL AUTOMÁTICO En numerosas ocasiones, ciertas situaciones y problemas se repiten, por lo que se tiende a generalizar y se adoptan soluciones similares. Cuando se intenta resolver un problema, de una forma más o menos consciente, vamos desglosando del propio enunciado las características o detalles más relevantes, y que frecuentemente aportan la idea o palabra clave que da solución al mismo. Estos detalles o características, que rutinariamente se repiten, han sido traducidos por el hombre en componentes, y se les suele designar por un nombre que les define de forma breve y precisa (lógica). Siguiendo este razonamiento, si observas detenidamente la redacción de las propuestas o proyectos planteados, con frecuencia encontrarás algunas palabras clave que te ayudarán a definir el posible componente a utilizar, así como su función. Todos los componentes están basados en una serie de efectos, situaciones o señales que éstos reciben, y que provocan otras señales de salida, lo que sirve como base para el desarrollo de los distintos automatismos. -75-

2 . TIPOS DE SEÑALES De forma general, se podría definir la señal como toda variación de una determinada magnitud, objeto o situación, susceptible de ser medida y capaz de provocar, como consecuencia de esa variación, un efecto distinto. Es decir, permite transmitir una información que será utilizada para desencadenar una reacción o reacciones posteriores. Básicamente podemos considerar que existen dos tipos de señales: señales analógicas y señales digitales. SEÑALES ANALÓGICAS Son aquellas que pueden adquirir infinitos valores entre dos cualesquiera, es decir, sufren variaciones de forma continua. Así, por ejemplo, entre 5 ºC y 6 ºC de temperatura, se pueden obtener valores intermedios (5, - 5,3-5,6... ). T(ºC) Observa la figura adjunta en donde se ha representado cómo puede variar una magnitud física, como la temperatura, en función del tiempo, y cómo ésta puede adoptar infinitos valores. Es, por tanto, una magnitud analógica t(s) Existen, por tanto, gran cantidad de magnitudes analógicas, entre las que destacamos la humedad, la intensidad de luz, la tensión, la intensidad de la corriente eléctrica, la voz humana etc. Registro gráfico de la voz humana SEÑALES DIGITALES Cuando los valores posibles que puede adoptar una señal son discretos, es decir, se obtienen valores o estados concretos, se dice que las señales son digitales. Dentro de las magnitudes digitales, cuando éstas únicamente pueden tener dos valores, uno máximo y otro mínimo, se dice que son magnitudes digitales binarias. Así, por ejemplo, en el circuito representado a continuación, el timbre recibirá, o no, tensión de la pila en función que se active o no el pulsador. Se establece en este caso el convenio siguiente: Si existe señal = Si no existe señal = Los estados posibles en cuanto a la señal de entrada que proporciona al pulsador P son: P sin activar (no hay señal) No llega tensión al timbre Valor asignado. P activado (hay señal) Llega tensión al timbre Valor asignado. Observa cómo, en función de la posición o estado del pulsador (señal de entrada), se produce o no la activación M timbre (señal de salida). -76-

3 Estos dos valores, y, sirven de base para el diseño de múltiples circuitos electrónicos-digitales, y no expresan cantidad, sino posición o estado físico de la señal. Formas de representar las señales digitales Una vez descritas a grandes rasgos los tipos de señales, analizamos brevemente cómo se pueden representar e interpretar las señales digitales mediante la utilización de sistemas gráficos. Describimos los dos métodos más comunes (cronograma y tabla de verdad), si bien el que principalmente se va a utilizar es el segundo. Representación mediante cronograma Volviendo al ejemplo del timbre, se procede a representar de forma gráfica los distintos estados en los que se pueden encontrar las señales de entrada, P, y de salida, T, del ejercicio, interpretando simultáneamente cómo varían ambas señales en función del tiempo. Esta representación se conoce con el nombre de cronograma. Observa las siguientes figuras, en ambas se aprecia cómo se encuentran relacionadas las dos señales, de tal manera que, cuando se produce una señal de entrada en P, ésta provoca una señal de salida, T, en el mismo intervalo de tiempo. Es decir, la señal tiene dos valores posibles (señal digital). Estados posibles del timbre: Sin tensión: no suena Con tensión: suena Estados posibles del pulsador: : sin activar : activado Cronogramas que reflejan cómo varían simultáneamente una señal de entrada, P, con otra de salida, T, en función del tiempo. Representación mediante tabla de verdad Otra forma utilizada para representar los distintos estados posibles que pueden producirse en un problema, así como los resultados que de éstos se obtienen, es mediante una tabla, conocida como tabla de verdad. TABLA DE VERDAD es un cuadro en el que se representan todas las posibles combinaciones de estados de las variables y los valores de la función para cada uno de los estados La diferencia que existe entre el cronograma y la tabla de verdad, es que en esta última no se tiene en cuenta el tiempo. En la tabla de verdad correspondiente al ejercicio anterior se muestran las distintas posibilidades que presentan las señales de entrada, así como las señales de salida que corresponden a cada estado P T Tabla de verdad pulsador y el timbre del

4 Vamos a analizar ahora un circuito eléctrico más complejo formado por tres pulsadores dispuestos en paralelo, una pila y un timbre. Supondremos: pulsador sin accionar pulsador accionado timbre no suena timbre suena Cuándo sonará el timbre? Puedes ver su representación en la figura siguiente, así como su resolución mediante la tabla de verdad, en donde se reflejan las combinaciones posibles de los distintos componentes. En el supuesto de que al principio te resulte confusa la interpretación de las tablas de verdad, te ayudará construir el circuito anterior y comprobar cómo se comportan los componentes en cada situación. P P2 P3 L ACTIVIDADES: ) Qué es una señal? 2) Qué tipo de señales existen? 3) Dibuja una señal analógica y defínela. - Indica ejemplos de procesos reales en los que diferentes magnitudes (temperatura, presión, velocidad) varíen de forma continuada en el tiempo. 4) Dibuja una señal analógica y defínela. - Pon algún ejemplo de proceso (doméstico o industrial) en el que la señal de control varíe entre dos valores fijos (ON-OFF). 2. SISTEMAS DE NUMERACIÓN. SISTEMA DECIMAL Y SISTEMA BINARIO El sistema de numeración decimal emplea diez dígito es para poder expresar cualquier cifra. Para expresar una cifra en sistema decimal, se establece una categoría o una cifra en base a potencias de. Para que comprendas mejor cómo se compone una cifra en sistema decimal pondremos un ejemplo: 427 = 4 X 3 + X X '+ 7 X = = 4.27 Normalmente utilizamos el sistema decimal para contar, ya que éste presenta múltiples ventajas operacionales. Sin embargo, el empleo de diez dígitos diferentes complica las reglas aritméticas y esta dificultad se remedia empleando el sistema binario. Hemos visto que las señales digitales posibles sólo pueden ser dos, por lo que el sistema de numeración que interesa aplicar es el binario o de base 2, el llamado código binario. RECUERDA Código: conjunto de símbolos de máquina que representa datos o instrucciones. También puede ser, cualquier representación de un conjunto de datos por medio de otros. -78-

5 El código binario utiliza exclusivamente dos dígitos, el y el, de forma que un número expresado en binario podría ser el. Para expresar los números en código binario se utiliza, al igual que en una categoría o peso en base a las potencias, de 2. Para convertir el número binario citado anterior, se procede de la siguiente forma: = X 24+ X 23 + X 22 + X 2 + X 2= X 6 + X 8 + X 4 + X 2 + X = = 22 La simplificación del uso de dos únicos dígitos, el y el, es la base para el funcionamiento de los ordenadores. Cuando en un ordenador pulsamos la cifra 22, éste interpreta en su interior. Esta equivalencia en abreviatura de la siguiente forma: 2= 2 La equivalencia entre los diez primeros dígitos decimales y sus correspondientes en «base dos» o binarios es: DECIMAL BINARIO Como ves, el número 9 en el sistema decimal equivale a (cuatro dígitos) en sistema binario y en un principio parece un poco contradictorio. A primera vista, expresar un único dígito empleando cuatro iría en contra de la simplicidad y de la rapidez de los ordenadores, pero no es cierto. Los transistores son capaces de establecer estados lógicos ( y ) con extraordinaria rapidez. Para convertir un número decimal al sistema binario se procede de la siguiente forma: el número a convertir en binario se divide por 2, de forma que el resto formará parte del número en base binaria y el cociente se vuelve a dividir por dos, de manera que al repetir el suficiente número de veces esta operación, hasta llegar a un cociente indivisible, el número binario obtenido es el formado por los cocientes, pero leídos desde el último hasta el primero. Con el siguiente ejemplo lo entenderás mejor, consiste en expresar el nº 27 (que se encuentra en base o decimal) en sistema binario Conversión de un número decimal a binario Con números binarios se pueden hacer las operaciones básicas de la aritmética, al igual que con el sistema decimal, pero de momento no es preciso que las conozcas para tener una idea global de lo que es la lógica digital. Las señales binarias elementales son las más sencillas, ya que sólo pueden tomar dos valores discretos, denominados bits, a los cuales se les asignan los valores lógicos y Valor lógico Circuito Señal Abierto OFF Cerrado ON Se puede proceder también en sentido inverso, es decir, pasar del sistema binario al decimal, basta con construir un polinomio equivalente. Si utilizamos el mismo ejercicio anterior, podemos comprobar que el número obtenido expresado en base dos,, corresponde con el número 27 en base. Para ello realizamos la suma ordenada de las potencias de índice creciente de base 2, multiplicadas por el dígito obtenido. 2 = = =

6 ACTIVIDADES: 4) Para escribir en código binario un número natural basta con dividirlo sucesivamente por 2 y escribir el último cociente seguido de los restos que se obtienen, en orden inverso a como aparecen. Siguiendo este procedimiento calcula la expresión en código binario de los números: a. b.26 c. 43 d. 64 e. 2 f. 284 g. 25 5) Ahora convierte de base binaria a decimal los siguientes números: a. b. c. 3. LAS FUNCIONES LÓGICAS Y EL LENGUAJE. ALGEBRA DE BOOLE Como ya se ha indicado, la forma en la que se encuentre redactado un problema nos permitirá seleccionar el componente a utilizar, por lo que servirá de pretexto para conocer las funciones lógicas de utilización más frecuente. Las funciones lógicas se pueden definir como: FUNCIONES LÓGICAS: aquellos operadores que funcionan según unas determinadas especificaciones Un álgebra de Boole es una estructura algebráica que corresponde a un conjunto de elementos, que pueden tomar los valores y, y sobre los que se deciden operaciones binarias: suma lógica, producto lógico, complementación o negación, ect. A estas operaciones se les denomina puertas lógicas o funciones lógicas. Existen en el mercado múltiples tipos y variantes comerciales de funciones binarias capaces de adaptarse a las numerosas aplicaciones que puedan surgir. Vamos a analizar alguna de ellas. 3..FUNCIÓN (SUMA LÓGICA) Su símbolo es: A+ B = Z Esta operación equivale a un circuito eléctrico provisto de dos interruptores en paralelo. Ejemplo suma lógica Javier desea activar un ventilador desde dos puntos distintos, desde la posición de tumbado o desde su escritorio. Si nos fijamos en el texto, veremos en este caso que la conjunción nos indica la palabra clave que nos conduce a la solución del problema. -8-

7 Generalizando, se puede decir que la función es aquella que produce una señal de salida cuando existe una señal de entrada en A o B. Observa que A y B son señales digitales que provienen de los estados o en que se pueden encontrar los pulsadores respectivos. Para analizar los distintos estados en que se encuentran las entradas y salidas, conviene representar las mismas en una tabla de verdad, que permite interpretar de forma rápida y simplificada las distintas combinaciones. Observa que la función puede considerarse que está constituida por dos pulsadores en paralelo, de forma que para que se produzca una señal de salida Z, es suficiente con que se produzca una sola señal de entrada, es decir, que ésta se encuentre en estado. A B Z Tabla de verdad de los estados de las entradas y las salidas del ventilador con la función O 3.2.FUNCIÓN Y (PRODUCTO LÓGICO) Su símbolo es: A B = Z Esta operación equivale a un circuito eléctrico provisto de dos interruptores en serie Ejemplo producto lógico En un banco se desea que la caja fuerte sólo se pueda abrir si se activan dos pulsadores situados en puntos distintos: uno en el exterior de la caja y accionado por un operario, y otro que debe ser pulsado por el director del banco desde su despacho. Si nos fijamos en el texto, nuevamente surge una palabra clave; en este caso la conjunción Y, que nos proporciona la solución del problema. Puede decirse que la función Y es aquella en la que para que se produzca la señal de salida, se han de activar las dos señales de entrada en A y B. Al igual que en el caso anterior, las señales A y B son señales digitales que reflejan los estados posibles de los pulsadores respectivos que, como ya se indicó, pueden ser o. A la vista de la tabla de verdad podrás comprobar los estados posibles de entradas y salidas. Observa que la función Y se puede considerar formada por dos pulsadores en serie, de forma que la única posibilidad de que se produzca la señal de salida Z, es que ambas señales de entrada se encuentren activadas, es decir, en estado. A B Z Tabla de verdad de los estados de las entradas y las salidas del ventilador con la función Y -8-

8 3.3.FUNCIÓN NO Ahora que conoces el principio de las funciones ó puertas lógicas y cómo se pueden emplear en circuitos de control, se puede explicar la función NO en pocas palabras. Una puerta NO se puede representar con el símbolo de la figura de la derecha. Observa que una puerta NO tiene una entrada y una única salida. La función NO o puerta lógica NO se simboliza con Función NO A= Z La puerta NO funciona forma siguiente cuando la entrada está en lógico, la salida va a lógico O. y cuando la entrada está en lógico, la salida va a lógico. Tabla verdad Función NO ENTRA DA SA LIDA A Z El funcionamiento de una puerta NO se puede ejemplificar con un circuito de conmutación simple. Cuando la entrada está en lógico (sin pulsar el interruptor), la salida va a lógico (y la bombilla se ilumina). Sin embargo, cuando la entrada está en lógico, la mayoría de la corriente sigue el camino de la menor resistencia (por el interruptor), la salida va a lógico ( y bombilla se apaga). Función NO ó puerta lógica NO con interruptores Ejemplo En el dibujo puede verse un diagrama de bloques para un sistema de riego automático. El diseño del sistema asegura que el contenido de humedad de la tierra esté húmedo constantemente. No obstante, debido a que los semilleros pueden dañar si se riegan cuando el sol brilla con intensidad, sólo se riega por la noche. Sigue el diagrama de bloques y observa cómo la función NO impide que la función Y encienda el aspersor durante el día. 3.4.FUNCIONES NOR Y NAND (NEGACIONES) Vamos a conocer otras funciones cuyo principio de funcionamiento es contrario al establecido hasta ahora para las dos funciones anteriores. Estas funciones son la NOR y la NAND; constituyen la: negación -82-

9 de las funciones ya descritas. Así, la primera niega la función (suma), mientras que la segunda niega la función Y (producto). FUNCIÓN NOR Su símbolo es: A+ B=Z Ejemplo negación suma lógica Javier desea que su ventilador funcione siempre mientras uno o ambos pulsadores no se activen. Si nos fijamos en el texto y tratamos de generalizar, veremos que la función NOR es aquella que produce una señal de salida mientras no se active una de las dos señales de entrada A o B. Nuevamente representamos los estados posibles de las entradas y salidas mediante la tabla de verdad correspondiente. Comprueba cómo, A B Z en este caso, solamente se produce la señal de salida sin ninguna de las señales de entrada, A y B, está activada (observa cómo se produce una situación contraria, negada, de la función O). Tabla y esquema eléctrico de verdad de los estados de las entradas y las salidas del ventilador con la función NOR FUNCIÓN NAND Su símbolo es: A B=Z Ejemplo negación producto lógico En el banco analizado anteriormente, la caja debe abrirse siempre, se haya activado uno u otro pulsador, de forma que si se presionan ambos, la caja no se abre. Si nos fijamos en el texto y generalizamos, la función NAND es aquella que produce una señal de salida, excepto cuando se activan las dos señales de entrada A y B. Observa el esquema y la tabla de la verdad correspondiente, comparando los resultados de la señal de salida de esta función NAND, con los obtenidos en la función Y. Comprobarás que se produce una situación contraria (negada) de la función Y. A B Z Tabla de verdad de los estados de las entradas y las salidas del ejercicio del banco con la función NAND. -83-

10 3.5.FUNCIÓN OREX O O EXCLUSIVA Su símbolo es: Se denomina función dilema. Su símbolo algebraico es: Su ecuación lógica se deriva de una combina de funciones Y, O y NO, aunque se considera una función elemental. F = A.B + A.B 4. CONSTRUCCIÓN DE UNA TABLA DE VERDAD Construir la tabla de verdad de una función lógica, hay que descomponer ésta en una serie de operaciones lógicas simples y analizarlas una por una. Veamos un ejemplo. Supongamos una función, F, que depende de dos variables, A y B: F = AB + BA Para confeccionar su tabla de verdad, procederemos del modo siguiente: - Determinamos, en primer lugar, el número de variables n de las que depende la función. En este caso son dos: A y B. Por tanto: n=2 - A partir de este dato, calculamos todas las posibles combinaciones de estados de las variables que intervienen, utilizando la expresión 2n, y las escribimos. Nº combinaciones = 2n = 22 = 4 Las combinaciones son: (, O); (,); (, ) y (, ). - Establecemos las operaciones simples en que puede descomponerse la función. En este caso se aprecia que existe: Un producto lógico entre A y B: AB La complementación o negación de la variable A: A Un producto lógico entre A y B : A B Una suma lógica de los dos productos anteriores: AB + A B - Preparamos una tabla e incluimos en ella las cuatro combinaciones de estados posibles y todas las operaciones simples en las que se ha descompuesto la tabla. -84-

11 EJEMPLO PRÁCTICO DE LA UNIDAD: CUARTO DE REVELADO En esta ocasión se plantea el análisis de una aplicación general, así como la resolución de la misma con las funciones citadas hasta ahora. Puede servirte de modelo para la resolución de problemas similares. En primer lugar debes realizar una lectura minuciosa y comprensiva de la propuesta o problema planteado: Propuesta Ángela ha acondicionado una habitación para revelar sus fotografías, por lo que ha diseñado un circuito que consta de dos pulsadores situados dentro y fuera de la habitación, que permiten abrir la puerta al actuar sobre cualquiera de ellos. Para evitar que alguien entre cuando se encuentra revelando, ha incorporado en su circuito un interruptor que impide el funcionamiento de los pulsadores de apertura, a la vez que señaliza (mediante una luz exterior) que en ese momento se encuentra revelando y no se puede entrar. En segundo lugar se intenta localizar las palabras clave que permitan seleccionar las funciones que servirán para realizar el diseño del circuito. De la lectura anterior se extrae como conclusión que la puerta se debe abrir al actuar desde un pulsador al que llamaremos P, o también actuando desde otro distinto P2.Ya tenemos una palabra clave, por lo que la primera función obtenida es la. Al continuar la lectura se extrae otra nueva conclusión, ya que se desea que los pulsadores funcionen solamente cuando un interruptor se encuentre en un estado determinado, y que a la vez se active uno de los pulsadores. Parece evidente que la palabra clave en este caso es la Y, obteniéndose lógicamente esta función. Por último, se realiza el esquema circuito, que ha de satisfacer y dar solución a las solicitudes planteadas, confeccionándose, finalmente, la tabla de verdad que refleje todas las combinaciones y estados posibles. Observa cómo en el diseño del circuito los pulsadores P, y P2, se resuelven en paralelo (función ), mientras que el interruptor se encuentra en serie respecto a los pulsadores anteriores (función Y). I P P2 L M Circuito y tabla de verdad de los estados posibles de las entradas y salidas del ejercicio del cuarto de revelado -85-

12 ACTIVIDADES 6) Realiza la tabla de la verdad de los siguientes circuitos: 7) Observa la situación que se muestra en la siguiente figura. Se desea poder accionar la puerta del jardín desde cualquiera de las casas que lo comparten. a. Dibuja el circuito lógico de control b. Diseña la tabla de verdad c. Explica su funcionamiento 8) En un automóvil de dos puertas se encienden las luces interiores cuando se desactiva alguno de los actuadores existentes en cada puerta, o cuando el conductor pulsa el actuador manual situado cerca del retrovisor. Se pide: - Tabla de verdad - Expresión lógica y su diagrama lógico. 9) La tabla de verdad de la figura corresponde al mando de un sistema de punzonado. Describe el proceso de trabajo del cilindro actuador. ) Un ascensor puede funcionar solamente si una vez accionado el pulsador de marcha la carga que lleva está comprendida entre 3 y 3 kg. Para ello el sistema incorpora tres detectores A B y C que se accionan cuando hay algún peso (A), cuando es mayor de 3 kg (A y B) y cuando es mayor de 3 kg (A, B y C). Establece la tabla de verdad con los tres detectores y el circuito lógico de control. A B ) Obtener la función lógica cuya tabla de verdad es: F C 2) Representa mediante diagrama de puertas lógicas y de contactos eléctricos las siguientes funciones: a. F = ( A + C ).( A + B ) b. F = A.B.C c. F = A + B + C 3) Obtén la tabla de verdad de la siguiente función: -86- F = A.B + A.B

13 5. LOS SISTEMAS DE CONTROL El control del tráfico aéreo es una tarea compleja e imprescindible para evitar accidentes. Un sistema de detección recoge la llegada de un avión y envía un mensaje a la torre de control. En ella las personas responsables del tráfico dan las órdenes oportunas a la cabina de la nave para que se dirija a la zona de desembarque. Pero son múltiples las situaciones en que nuestras acciones cotidianas se controlan de forma automática: La torre de control recibe información de las aproximaciones de los aparatos y manda instrucciones a los pilotos. El radar de tráfico controla la velocidad de los automóviles y dispara una máquina automática para fotografiar a los infractores. Para proteger determinados lugares se instalan detectores de metales que cuando se activan producen una señal luminosa o sonora. ACTIVIDAD DE INVESTIGACIÓN: A. Enumera al menos tres máquinas, aparatos o sistemas automáticos que conozcas B. Busca información sobre sensores que reconocen la aproximación de objetos. Nómbralos y describe el funcionamiento de uno de ellos. 5.. CONTROL MANUAL Y CONTROL AUTOMÁTICO Para controlar el paso de fluidos por las tuberías de una refinería es necesario conocer las medidas que proporcionan diversos instrumentos colocados en diferentes puntos del circuito. Una vez conocidos los datos, se pueden modificar de diversos modos.. Control manual. Los operarios leen los instrumentos de medida, comparan y ajustan Control automático. Las tareas de medición y ajuste las asume una instalación técnica. SISTEMA AUTOMÁTICO: sistema de control se ocupa de medir, comparar, reajustar y producir una reacción de forma automática 5.2. ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE CONTROL -87-

14 Las plantas reciben agua que proporciona el riego por goteo cuando el circuito detector se activa porque la humedad es insuficiente. Los elementos que intervienen en el control son: ENTRADA CONTROL SALIDA Sensor de humedad Circuito detector Circuito hidráulico En general, en todos los sistemas de control se encuentran elementos análogos: CONTROL ENTRADA Sensores y captadores que recogen información sobre posiciones, temperaturas, presiones, velocidad, humedad 5.3. CONTROL EN Circuitos eléctricos, electrónicos, neumáticos o hidráulicos que reciben la información sobre la situación del sistema y, una vez procesada, emiten las correspondientes órdenes CIRCUITO EN ABIERTO Y EN CIRCUITO SALIDA Actuadores, como bombas, motores o cilindros neumáticos o hidráulicos, que operan sobre la máquina y el producto. CERRADO Veamos dos formas de controlar la temperatura en el interior de una vivienda: Control cerrado Un sensor recoge el valor de la temperatura, la compara con el valor teórico y hace que se actúe sobre la válvula hasta alcanzar la temperatura programada Control abierto La calefacción se enciende y se apaga a determinadas horas, sin que influya la temperatura del exterior o del interior de la vivienda Un sistema de control es cerrado cuando los datos reales de salida se comparan con los teóricos y el resultado de la comparación influye en el proceso de control (retroalimentación) Los sistemas de control están formados por entradas que proporcionan información, controles que la procesan y por las salidas o actuadores. -88-

15 La lógica de control se aplica en los campos más dispares: llenado y empaquetado automático; selección automática de objetos; automatización en líneas de montaje; recuento, prueba, pesaje y clasificación de productos; comprobación de componentes y circuitos electrónicos, etc Con la construcción del primer ordenador digital, en 94, se empezaron a desarrollar los conceptos de electrónica digital como técnica independiente. Los primeros circuitos electrónicos digitales tuvieron que construirse con válvulas de vacío, que requerían mucho espacio eran sistemas muy complejos y además muy caros. El descubrimiento del transistor en la década de los cincuenta redujo tamaño y costes, y además los sistemas ganaron en rapidez LOS CIRCUITOS INTEGRADOS La llegada del circuito integrado en la década de los sesenta permitió realizar circuitos lógicos muy complejos, con una notable reducción de espacio y precio. En los circuitos integrados más simples todas las puertas lógicas son del mismo tipo. El fabricante, además, proporciona datos sobre sus características eléctricas (intensidades de corriente, tensiones, tiempos de respuesta...) y condiciones de funcionamiento recomendadas. Existe una gran variedad de circuitos integrados especializados para diferentes tareas, como contar, decodificar (traducir un código), guardar o registrar, operar, etc. Contando con la electrónica Vamos a diseñar un circuito de modo que nos permita averiguar las vueltas que lleva dadas el coche del juego de la figura. Cada vez que el coche pase por meta se tendrá que recibir una señal, la cual, una vez registrada, se traducirá en un nuevo dígito en el visualizador (display). En las tiendas especializadas existen los circuitos integrados componentes que nos permitirán resolver esta situación. Contador. Determina el número de impulsos aplicados en su terminal de entrada. Al llegar a vuelve otra vez a. Decodificador. Convierte el código binario de y en una combinación de segmentos iluminados que se corresponde con el valor del código -89- y Display de 7 segmentos. Cada segmento es un diodo emisor de luz (LED). Según se aplique tensión a uno u otro

16 se obtienen las cifras del al 9. Montaje del circuito Los fabricantes proporcionan el diagrama lógico, la disposición de terminales y la descripción y condiciones de funcionamiento. Con toda esta información se pueden conectar los componentes siguiendo el esquema de funcionamiento. Esquema del funcionamiento del circuito contador En los cronómetros digitales un circuito integrado cuenta las oscilaciones producidas por un oscilador de cuarzo. El resultado de las sumas y divisiones que dan los segundos, minutos, horas, etc., son enviados en forma de impulsos eléctricos a una pantalla de cristal Las máquinas expendedoras de bebidas funcionan automática mente. El proceso que tiene lugar cuando las utilizamos es el siguiente: Introducción del dinero. Aviso de que está preparada. Selección de la bebida. Caída del producto y del cambio. El funcionamiento automático lo podemos expresar mediante los siguientes pasos: Las monedas actúan sobre un microcontacto y se enciende una lámpara de testigo. La acción de pulsar una selección libera uno de lo productos que se encuentran almacenados en el contenedor Cae un vaso desde el depósito Se posicionan los canales y se abren las trampillas para la recogida del La automatización de procesos De la misma forma que se automatiza el funcionamiento de una máquina se puede automatizar un proceso de fabricación industrial. Así, en e procedimiento de fabricación del chocolate el ma ido automático actúa sobre: Los motores de trituración y mezcla. Las válvulas, bombas y todos los elementos de traslado de productos. Elementos de calentamiento y solidificado. Motores de cadenas de transporte Actuadores de embalaje. Sistemas automáticos programados Qué ocurre cuando se desea introducir alguna operación nueva en el proceso de fabricación? Antes era necesario reconstruir y adaptar todos los elementos y circuitos a la nueva situación, lo que ofrecía un importante obstáculo para cualquier mejora en el proceso. Pero la aparición de los microprocesadores ha resuelto este serio problema. Un microprocesador es capaz de realizar operaciones lógicas, aritméticas y de control. Se encarga de buscar las instrucciones del programa de control que se encuentra en la memoria, las interpreta y las ejecuta. Sigue fielmente los pasos marcados por el programa, recogiendo datos en las entradas y procesándolos de acuerdo con las instrucciones recibidas. Un sencillo cambio en estas -9-

17 instrucciones produce un cambio en el proceso. ACTIVIDADES 4) Observa el funcionamiento de la apertura automática de unas puertas en un centro comercial. De qué elementos consta este sistema automático? 5) Observa el funcionamiento de un túnel de lavado automático de coches y enumera todas las operaciones que se realizan. 6) Quién le «dice» al control del túnel de lavado de coches las operaciones que se tienen que ir realizando? Y en un lavavajillas? 7) Qué han aportado los microprocesadores a los sistemas de control y a la automatización de procesos? 8) Podrías describir brevemente cómo funciona el sistema de aire acondicionado, con climatizador, de un automóvil? Crees que existe alguna diferencia con el sistema de aire acondicionado normal? 9) Indica las ventajas que se encuentran al automatizar la fabricación de vehículos. Existe algún problema derivado de dicha automatización? En caso afirmativo, qué soluciones se te ocurren para evitarlo? -9-