UNIVERSIDAD COOPERATIVA DECOLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERIA

Proyecto: “Circuito Controlador deAscensor en Miniatura”

Integrantes:Jonathan ZambranoFredy bolaño

Santa Marta2014

Introducción:

La lógica digital es un área de la matemáticaaplicada a la electrónica. Esta es la base de lossistemas digitales, gracias a esta base es quehemos logrado desarrollar un circuito que actúasegún las situaciones posibles de nuestro problema,el cual consiste en el control automático de todaslas funciones de un ascensor.

Además con la utilización de componenteselectrónicos como diodos, transistores y relés esposible implementar un circuido completo capaz decontrolar un ascensor en miniatura.

En el presente informe veremos detalladamente laforma desde, el punto de vista de la lógica digital,el desarrollo de un circuito y mecanismo basado enestados lógicos, que determina el funcionamiento deun elevador basado en las diferentes situacionesposibles, como por ejemplo cuándo un ascensortendría que elevarse y cuándo descender, dependiendode la ubicación del posible ocupante que en estecaso podríaestar en el 1ro, 2do o 3er piso pero noen dos pisos a la vez.

3

CCPi

CCSB CCPuCSE

P3

P2

P1

X3X2X1

A

B

C D E

Puerta

Display

41

7 5 2

Además desarrollamos un circuito para elfuncionamiento de las puertas del ascensor que actúadependiendo si una persona aun no ha subido alascensor.

En general este proyecto tiene como objetivoexperimentar y demostrar la aplicación de lossistemas digitales de forma práctica y cotidianacomo lo es un ascensor.

Las adaptaciones de los sistemas digitales en laactualidad divergen en distintas ramas y se extiendecon gran magnitud, este es solo un ejemplo de cómoes que la electrónica digitales cada vez másnecesaria para automatizar cada aspecto de la vida.

LOS AUTORES.

Diagrama de Bloque del Sistema

Displa

CCM

6

Costos y Materiales

Componentes Descripción

Cantidad

Precio xUnidad(S./)

PrecioTotal(S/.)

Acido Férrico 50 ml 10 1 10Bornes dobles 9 0.5 4.5Bornes triples 8 0.8 6.4

Cable UTP 8 líneas 3 1 3CI TTL 74LS74 2 1 2CI TTL 74LS04 5 1 5CI TTL 74LS08 9 1 9CI TTL 74LS32 3 1 3CI TTL 74LS86 4 1 4

LEYENDA

1. Pulsadores de Piso:

P3 –Piso 3 P2 – Piso 2 P1 – Piso 1

2. CSE– Circuito Selector de entrada.

3. CCPi – Circuito Controlador de Piso.

4. Display – Ánodo Común.

5. CCSB – Circuito Controlador de Subida y Bajada.

6. CCM – Circuito Controlador de Motor.

CI TTL 74LS47 1 1 1Diodo NP 1N4148 14 0.1 1.4

Display ÁnodoComún 3 2 6

Fuente 5 voltios 1 10 10Hilo deEstaño 6 0.8 4.8ConectorMolex dobles 6 0.6 3.6

Motor CC 5 voltios 1 8 8Pasta parasoldar 1 4 4

PCB10 x 10

cm 10 1 10Plumón

IndelebleOHP-CD421-F 4 2.5 10

Pulsadores NA 4 0.5 2Relé doble 5 voltios 1 2.5 2.5Relé simple 5 voltios 6 2.5 15Resistores 330Ω 8 0.1 0.8Resistores 10 kΩ 1 0.1 0.1Resistores 68Ω 6 0.1 0.6Sensor deContacto 3 2.5 7.5Sockets 14 pines 24 0.4 9.6

Transistor(NPN) 2N2222 8 0.5 4

TOTALS/.147.8

Cuadro Nº1: Costos y materiales

Descripción de los ComponentesPulsadores:

En el siguiente esquema se apreciaclaramente cuál es el funcionamientode este tipo de sensores que constande un “botón” (que es la parte roja de la imagen) el cual alser pulsado para dentro cierra el interruptor interno delsensor.

Sensor de Contacto:

Es uno de los dispositivos más simples yaque son interruptores que se activan siestán en contacto.

En cuanto a su funcionamiento, también esmuy sencillo: en estado de reposo lapatilla común (C) y la de reposo (R) estánen contacto permanente hasta que la presión aplicada a lapalanca hace saltar la pequeña pletina acerada interior yentonces el contacto pasa de la posición de reposo a la deactivo (A).

Relé:

Dispositivo electromecánico consta de unabobina envuelta en un núcleo, al pasar unapequeña corriente por la bobina esta seimanta y atrae al contacto.

Hay que aclarar que estos dispositivos no tienen polaridad.

Transistor:

Dispositivo semiconductor que permite elcontrol y la regulación de una corrientegrande mediante una señal muy pequeña.Consta de tres pines: Emisor, Base yColector.

Display:

Los dispositivos prácticos de Display de siete segmentosdeben disponer como mínimo de ocho terminales de conexiónexterior; siete de ellos proporcionan acceso a los segmentosfotoeléctricos individuales, y el octavo proporciona unaconexión común a todos los segmentos.

Diodo:

Dependiendo de cómo polaricemos elDiodo, se comportarácomo interruptorcerrado (conductor) o interruptorabierto (aislante).La franja alrededor del diodo indica que ese es el Cátodo (-).

Circuitos Integrados:

CI 74LS04 (NOT) CI 74LS86 (XOR)

Y=A Y=A⊕B

CI 74LS08 (AND) CI 74LS74 (Flip –Flop D)

Y=A · B

CI 74LS32 (OR) CI 74LS47 (BCD/7 segmentos)

Y=A + B

Descripción del Circuito La idea es construir un circuito electrónico utilizando compuertaslógicas y otros componentes adicionales, para el controlautomático de todas las funciones de un ascensor. Para tener unmodelo solo se trabajó en base a 3 pisos, esto nos dará una ideaclara de cómo funciona el circuito, pudiendo así extenderlo a maspisos si se desea, pero el hecho de trabajar solo con 3 pisostambién implica tener en cuenta mucha variables como por ejemplo:Si el ascensor esta en 1º piso y la persona en el 3º, este debe desubir dos pisos y abrir la puerta, o si el ascensor esta en el 2ºpiso y la persona también , la puerta debe de abrirseinmediatamente. Si consideramos todas las posibles situaciones,tendremos 9 casos en total.

Como el circuito estará construido a base de compuertas lógicas esnecesario convertir cada uno de los casos a unos y ceros, como semuestra el cuadro.

ENTRADASActivos UbicaciónA B C D E SALIDAS

A1 A2 A3 Puerta Subir Bajar1º Piso

1 0 1 0 0 1 0 01 0 0 1 0 0 0 11 0 0 0 1 0 0 1

2º Piso1 1 1 0 0 0 1 01 1 0 1 0 1 0 01 1 0 0 1 0 0 1

3º Piso0 1 1 0 0 0 1 00 1 0 1 0 0 1 00 1 0 0 1 1 0 0

Cuadro Nº2: Situaciones posibles y respuestas del circuito

Entradas: Activos:

Para las entradas A y B se le asigno un código deidentificación como se aprecia en el cuadro. Másadelante se explicará cómo es que con ayuda de unflip-flop D y componentes adicionales logramosestas entradas al circuito que controlará toda lasfunciones del ascensor

Ubicación:

Las variables C, D y E, representaranrespectivamente la posición en la que se encuentraubicado el ascensor es decir :

o C – indicará que el ascensor se encuentra en el primer piso.

o D – indicará que el ascensor se encuentra en el segundo piso.

o E – indicará que el ascensor se encuentra en el tercer piso.

En el cuadro se muestra, por ejemplo , la secuencia :

C D E1 0 0

oEsto indica que el ascensor se encuentraubicado en el 1º piso, se aprecia que serepresenta con un 1 la presencia del ascensory con 0 si es en caso contrario.

oDe esta manera se puede definir el cuadro, yaque nunca se dará el caso de que el ascensorse encuentre en dos pisos a la vez.

Más adelante se explicara detalladamente cómo selogra estas entradas al circuito controlador.

Salidas:

Puerta:

La salida del circuito puerta solo será 1 cuandoel ascensor se encuentre en el mismo piso en elque fuepresionado el pulsador de llamada, encualquier otro caso la salida será 0.

Subir:

Las salidas del circuito de subida (subir) soloserá 1 cuando el ascensor se encuentre en algunaposición inferior al piso donde se efectuó lallamada.

Bajar:

Las salidas del circuitode bajada (bajar) soloserá 1 cuando el ascensor se encuentre en algunaposición superior al piso donde se efectuó lallamada.

Funcionamiento

Del diagrama de bloques, el circuito será explicadodetalladamente.

Parte Nº 1 (Circuito indicador de Pulsador Presionado (Pulsadores de Piso)

Figura Nº1

P1, P2 y P3 son pulsadores normalmente abiertos, unpinestáconectado a una fuente de 5 voltios, y el otropinestáconectado a la entrada CLK del Flip-Flop Dcorrespondiente, el tipo de Flip-Flop que se utilizó se activapor flanco de subida (↑), para asegurarnos que la entrada delCLK se encuentre en nivel bajo se colocó una resistencia de 68 Ωy se conecto a tierra, y la entrada D del Flip-Flop fueconectado directamente a 5 voltios, de esta forma se logro quecuando el pulsador sea presionado la entrada D pase a la salidaQ, como el FF posee memoria la salida se mantendrá en 1 lógico,así ya se halla dejado de presionar el pulsador. Esta salidaactivara los relés adyacentes, para que solo pase una entrada ala vez. Por ejemplo:

P3

P2

P1

X1

X3X2

Relé 3

Relé 2

Relé 1

o Si se presiona el pulsador P2, los relés 1 y 3 quedanactivados, porque la corriente que pasa por el relé2hacia la salida X2, también llegará a saturar la basedel transistor, al saturarse la base este cerrar elcircuito y las bobinas de los relés 1 y 3 seenergizaran.

De esta forma se logra que solo una de las salidas X3, X2 y X1tenga un 1 lógico el cual ingresara al circuito selector deentrada.(Ver figura Nº1)

Parte Nº2 (Circuito Selector de entrada)

Figura Nº2

Este circuito combinacional denominado “Circuito selector deentrada” lo que hará es darnos como salidas A y B el códigode identificación asignado como parte de la entrada al“Circuito Controlador de Subida y Bajada”.

X3X2X1

AB

Parte Nº3 (Circuito Controlador de Piso)

Este circuito denominado “Circuito Controlador de Piso”, suestructuración es muy parecida a la Parte Nº1 explicadaanteriormente.

Figura Nº3

C, D y E (input) son entradas de los sensores de contacto queestán colocados estratégicamente en el diseño estructural delprototipo del ascensor.

Lo que se consigue con esta configuración de transistores,diodos y relés es que solo se envié una señal a la vez.

C, D y E (output) son las salidas que serán entradas en el“Circuito Controlador de Subida y Bajada”, y también seránentradas al circuito combinacional que mostrará en un Displayen que piso se encuentra ubicado el ascensor.

Parte Nº4 (Display Ánodo Común)

Para la visualización del piso en el que se encuentra ubicadoel ascensor se construyo el siguiente cuadro:

SalidasEntradas BCDC D E 8 4 2 11 0 0 0 0 0 10 1 0 0 0 1 00 0 1 0 0 1 1

Cuadro Nº3: Cuadro para construir circuito convertidor de código BCD

Las entradas C, D y E son todas las posibles combinaciones quenos puede dar el “Circuito controlador de Piso” (Parte Nº3),estas entradas serán convertidas al código BCD.

Una vez obtenido el código BCD, se utilizo el CI 74LS47 que esun decodificador BDC/7segmentos, para así poder visualizar laposición del ascensor en un Display.

Figura Nº4

Parte Nº5 (Circuito Controlador de Subida y Bajada)

Este circuito tiene como entradas las salidas del “CircuitoSelector de Entrada” (A y B) y del “Circuito Controlador dePiso” (C, D y E), de acuerdo a las entradas que tenga estecircuito combinacional las salidas: Subir y Bajar seactivaran.

Figura Nº5

Este circuito combinacional solo permite que las salidas(subir y bajar) se activen una a la vez.

Estas salidas serán entradas al “Circuito Controlador deMotor”.

Parte Nº6 (Circuito Controlador de Motor)

Figura Nº6

Para el diseño de este circuito se utilizó un relé doble elcual nos ayudara en el cambio de la polaridad del motor decorriente continua.

La fuente 1 (F1) está conectada al emisor del transistor 1, ya la base está conectada a la entrada “Bajar”, entonces cuandoel “Circuito Controlador de Subida y Bajada” tenga comosalidas: Bajar = 1 y Subir = 0 lógico, saturará la base deltransistor 1 lo que permitirá cerrar el circuito y hacer queel motor gire en sentido horario, como se puede apreciar elrelé no se activa ya que la configuración Relé-Transistor 2 esun circuito abierto. Ahora si la salida del “CircuitoControlador de Subida y Bajada” tendría un 1 lógico en Subir,este saturaría la base del transistor 2 y también saturaría labase del transistor 1, el resultado de esto sería que el relése energice y cambie la polaridad del motor, consiguiendo queel motor gire en sentido antihorario.

Relé

F1

F2

1

2

Parte Nº7 (Circuito Controlador de Puerta)

Circuito combinacional, que solo tendrá un 1 lógico en susalida cuando las entradas A, B, C, D y E indiquen que elascensor se encuentra en el mismo piso que fue presionado elpulsador. (ver figura Nº7)

Figura Nº7

Conclusiones

Con el presente proyecto se ha podido demostrar que con

conocimientos básicos en sistemas digitales y electrónica

digital, hemos desarrollado un circuito completo que cumple con

todas las funciones de un ascensor básico a pequeña escala

(miniatura).

También se ha comprobado que es posible convertir diferentes

situaciones o posibilidades que se pueden dar en el uso de un

ascensor, a un sistema binario (1 y 0), y adaptarlo a un

sistema digital.

Con el presente proyecto nos pudimos dar cuenta que cualquier

tipo de problema se puede modelar de una forma lógica, y

llevarlo a una estructura digital y construir una solución para

él.

Recomendaciones

1. Se recomienda que al montar el circuito controlador del

ascensor, cada parte sea alimentada con una fuente

general de 5 voltios.

2. Se recomienda manejar un sistema de engranajes para

facilitar el movimiento del ascensor, este sistema nos

permitirá que al quitarle la fuente de alimentación al

circuito que controla el motor de subida y bajada, el

frenado sea instantáneo.

3. En caso que la velocidad del motor sea excesiva y no se

ajuste a la situación,se recomienda usar un

potenciómetro para regularla.

4. Antes de montar los circuitos en el PCB es recomendable

probar todos los circuitos combinacionales en protoboar.

5. Es necesario el uso de sockets para cada uno de los

circuitos integrados, ya que las altas temperaturas del

soldador pueden dañar el componente.

6. Se recomienda usar un regulador de voltaje 7805 para

tener una fuente de 5 voltios continuos.

Anexos

1. Circuito indicador de Pulsador Presionado (Pulsadores de Piso)

74LS74

74LS74

Relé simple

Relé simple

Relé simple

2. Circuito Selector de Entrada.

74LS08

74LS86

74LS04

3. Circuito Controlador de Piso.

Relé simple

Relé simple

Relé simple

4. Display ( Ánodo Común)

74LS86

74LS04

74LS08

5. Circuito Controlador de Subida y Bajada.

74LS04

74LS08

74LS04

74LS08

74LS08

74LS32

74LS86

6. Circuito Controlador de Motor

Relé Doble

7. Circuito controlador de Puerta

74LS04

74LS08

74LS08

74LS08

74LS32