REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITCNICA
ANTONIO JOS DE SUCRE
VICE-RECTORADO LUS CABALLERO MEJIAS
NCLEO CHARALLAVE
INGENIERA MECATRNICA
CONSTRUIR UN DADO ELECTRONICO HACIENDO USO DE LOS CIRCUITOS
INTEGRADOS LM 555 Y CD 4029
TUTOR: AUTORES:
Luis Gonzalez
Andres Herrera EXP:2008247049
Mario Vielma
EXP:2008247014
CHARALLAVE, AGOSTO 2011
Captulo I. El Problema
Planteamiento del problema
Desde los primeros pasos de la electronica cuando Thomas Alva
Edison haba observado, mientras ensayaba sus lmparas elctricas
incandescentes, un ennegrecimiento en su interior motivado por la
emisin de electrones por efecto del calor. El fenmeno, no
aprovechado prcticamente por Edison, recibi, no obstante, el nombre
del investigador estadounidense.
Posteriormente se confirmo que la electricidad se puede propagar
a un en ausencia de un medio material transmisor. Estos
acontecimientos confluyeron en los trabajos del ingeniero ingles
John Ambrose Fleming, quien ideo una aplicacin prctica del efecto
Edison para la recepcin de ondas d radio. Al calentar el polo
negativo de un tubo vaco alimentando por una batera se estableci
una corriente continua de electrones hacia el polo positivo,
mientras que al cambiar la polaridad no se produca corriente. El
dispositivo resultante, que solo permita el paso de la corriente
elctrica en un de los sentidos, recibi el nombre de vlvula o diodo,
mejorando posteriormente con la incorporacin de un tercer electrodo
que dio lugar a los triodos. Estas lmparas, unidas a todos los dems
tipos de tubos y vlvulas de vaco, constituyeron los fundamentos de
la moderna tcnica electrnica.
Pero fue definitivamente con el transistor, aparecido de la mano
de Bardeen y Brattain, de la Bell Telephone, en 1948, cuando se
permiti an una mayor miniaturizacin de aparatos tales como las
radios. El transistor de unin apareci algo ms tarde, en 1949. Este
es el dispositivo utilizado actualmente para la mayora de las
aplicaciones de la electrnica. Sus ventajas respecto a las vlvulas
son entre otras: menor tamao y fragilidad, mayor rendimiento
energtico, menores tensiones de alimentacin, etc. El transistor no
funciona en vaco como las vlvulas, sino en un estado slido
semiconductor (silicio), razn por la que no necesita centenares de
voltios de tensin para funcionar.En 1958 se desarroll el primer
circuito integrado, que alojaba seis transistores en un nico chip.
En 1970 se desarroll el primer microprocesador, Intel 4004. En la
actualidad, los campos de desarrollo de la electrnica son tan
vastos que se ha dividido en varias disciplinas especializadas. La
mayor divisin es la que distingue la electrnica analgica de la
electrnica digital.
Ya se sabe lo impresionante que puede ser la tecnologa, que
combinada con la creatividad del ser humano puede dar excelentes
dividendos si se aplican de forma adecuada.
De seguro es bastante impresionante ver el rumbo que estan
llevando todos los artculos electrnicos actualmente. Todo tiende a
ser ms pequeo y delgado, y con mejores prestaciones a menor consumo
de energa.
Segun esto se puede deducir la importancia del manejo de la
electronica en el desarrollo de nuevas tecnologias
Objetivo General
Estudiar y analizar el comportamiento, uso y aplicaciones del
LM555 y CD4029, que simulen el comportamiento de un dado
Objetivos especficos
Aprender el uso y funcionamientos de Diodos Led, Resistencias,
Condensadores.
Observar el uso y funcionamiento del circuito integrado
LM555
Observar el uso y funcionamiento del circuito integrado
CD4029
Implementar un circuito que simule el funcionamiento de un
dado.
Justificacin
El presente proyecto se justifica debido a que es necesario
aprender observar, analizar el funcionamiento de los circuitos
LM555 y CD4029 como pilar fundamental dentro de materias claves en
la ingenieria mecatronica. Impactando asi en el aprendizaje en el
area de la electronica de los estudiantes de ingenieria mecatronica
de la unexpo nucleo charallave.
Alcance
Poder construir El Dado Electronico con los circuitos integrados
LM555 y CD4029 para ayudar en el aprendizaje de este tipo de
circuitos.
Limitaciones
Dentro de las limitaciones para el desarollo de este proyecto se
encuentran las siguientes:
-Para la construccion de este dado es necesario conocimientos
basicos en el area de electronica.
Captulo II. Marco Terico
Bases Tericas
Circuito integrado
Un circuito integrado o ( ci ) es aquel en el cual todos los
componentes, incluyendo transistores, diodos, resistencias,
condensadores y alambres de conexin, se fabrican e interconectan
completamente sobre un chip o pastilla semiconductor de
silicio.
Una vez procesado, el chip se encierra en una cpsula plstica o
de cermica que contiene los pines de conexin a los circuitos
externos.
Los chips digitales mas pequeos contienen varios componentes
sencillos como compuertas, inversores y flip-tops. los mas grandes
contienen circuitos y sistemas completos como contadores, memorias,
microprocesadores, etc. La mayora de los circuitos integrados
digitales vienen en presentacin tipo dip (dual in-line package ) o
de doble hilera. Los ci mas comunes tipo dip son los de 8,14,16,24,
40 y 64 pines.
Resistor:
Se denomina resistor al componente electrnico diseado para
introducir una resistencia elctrica determinada entre dos puntos de
un circuito. En el propio argot elctrico y electrnico, son
conocidos simplemente como resistencias.
Diodo Led:
es un diodo semiconductor que emite luz. Se usan como
indicadores en muchos dispositivos, y cada vez con mucha ms
frecuencia, en iluminacin. Presentado como un componente electrnico
en 1962, los primeros ledes emitan luz roja de baja intensidad,
pero los dispositivos actuales emiten luz de alto brillo en el
espectro infrarrojo, visible y ultravioleta.
Multivibrador LM555
En electrnica, un multivibrador es un circuito oscilador capaz
de generar una onda cuadrada. En su forma ms simple son dos simples
transistores realimentados entre s. Usando redes de resistencias y
condensadores en esa realimentacin se pueden definir los periodos
de inestabilidad. Se clasifican en: astables, biestables o
monoestables.
Los multivibradores astables tambin se denominan multivibradores
autnomos, el multivibrador astable genera un flujo de pulsos
continuos. Este no tiene ningn estado estable, lo que significa que
posee dos estados "quasi-estables" entre los que conmuta,
permaneciendo en cada uno de ellos un tiempo determinado. La
frecuencia de conmutacin depende, en general, de la carga y
descarga de condensadores. Entre sus mltiples aplicaciones se
cuentan la generacin de ondas peridicas (generador de reloj) y de
trenes de impulsos
Los biestables tambin se pueden llamar " flip-flops ". El
biestable est siempre en uno de dos estados estables ( set o
reset). La idea bsica de un biestable es que el pulso de entrada
produzca en la salida un cambio de nivel BAJO al ALTO. Es un
multivibrador capaz de permanecer en un estado determinado o en el
contrario durante un tiempo indefinido. Esta caracterstica es
ampliamente utilizada en electrnica digital para memorizar
informacin. El paso de un estado a otro se realiza variando sus
entradas.
Los monoestables tambin se denominan multivibradores de un
disparo. Es un circuito multivibrador que realiza una funcin
secuencial consistente en que al recibir una excitacin exterior,
cambia de estado y se mantiene en l durante un periodo que viene
determinado por una constante de tiempo. Transcurrido dicho periodo
de tiempo, la salida del monoestable vuelve a su estado original.
Por tanto, tiene un estado estable (de aqu su nombre) y un estado
casi estable.
El LM555 es un circuito relativamente complejo. Contiene un
total de 27 transistores bipolares y 10 resistencias, que sirven
para constituir un par de comparadores, un biestable RS y un
circuito de descarga. Estos componentes vienen contenidos en un
nico circuito integrado. Este circuito integrado comnmente viene
suministrado en una cpsula de plstico de 8 terminales (cuatro a
cada lado).
Circuito integrado CD4029
El CD4029 es un contador sincrnico "Up-Down", Contador
Progresivo/Regresivo, Preajustable, Binario/Dcada
Es un contador de 4 bits que opera como dcada (0000 a 1001),
tanto en el sentido creciente como decreciente.
Adems de la entrada normal de clock (informacin de tipo serie)
posee 4 entradas disponibles para informacin paralela. Esas
entradas permiten que el contador sea cargado con un determinado
dato (nmero binario) e inicie a partir de all la cuenta.
En esta imagen tenemos la disposicin de los pines del CD4029, y
a continuacin, una relacin de todas sus entradas y salidas, con sus
respectivas funciones.
Habilitacin Preajuste (Pin 1): Entrada para lectura paralela.
Cuando ampliamos un nivel lgico "1", en esta entrada, el contador
se carga con la informacin presente en las entradas paralelas; si
no es utilizada debe ser mantenida en "0".
J1, J2, J3, J4 (Pin's 3, 4, 12 y 13 respectivamente): Entradas
paralelas de datos. Estas entradas actan directamente en las
salidas del contador, independientemente de cualesquiera otras
condiciones, una vez que representan los "presets" de cada
flip-flop del contador. En este circuito el digito ms significativo
(con peso 8) es alterado a travs de la entrada J4 (pin3). Si
quisieras por ejemplo, que el contador vaya al nmero 6, debes
aplicar a las entradas paralelas el nmero correspondiente en
binario, o sea 0110 (J4=0, J3=1, J2=1, J1=0, ).
Q1, Q2, Q3 y Q4 (Pin's 6, 11, 14 y 2 respectivamente): Salidas
del contador. La salida Q4 representa el dgito ms significativo del
nmero en binario, por lo tanto Q1 es el menos significativo.
Reloj (Pin 15): Entrada de Reloj. A cada transicin ascendente
(de "0" a "1") de la seal de Reloj el contador cambia de
estado.
Avance/Retroceso (Pin 10): Entrada de control para cuentas
crecientes o decrecientes. Un nivel lgico "1" hace que el circuito
realice la cuenta creciente, con un nivel "0" la cuenta ser
decreciente.
Binario/Dcada (Pin 9): Entrada de control para la cuenta en
binario o dcada/decena. En nivel lgico "1" el circuito cuenta en
binario (de 0000 hasta 1111) y en nivel "0" el contador se comporta
como una dcada (contando de 0000 hasta 1001 o sea de 0 a 9).
Entrada Carry (Pin 5): Habilitacin del contador Con "1" la
cuenta se paraliza. Con "0" el contador funciona normalmente.
Salida Carry (Pin 7): Salida de trmino de cuenta. Representa la
salida "Carry" o "va 1" del contador. El nivel lgico de esta salida
vara de "1" a "0" toda vez que el contador alcanza el nmero mximo
de la cuenta, cuando est conectado como contador creciente, o
cuando alcanza el menor nmero de la cuenta, al funcionar como
contador decreciente.
Capitulo III. Aspectos Administrativos
Recursos Materiales
Para la elavoracion de este dado fueron necesarias las
siguientes herramientas:
Taladro, Estao , Cautin, Trozadora, Cinta metrica
Presupuesto de los componentes necesarios para la elavoracion
del dado
COMPONENTE
PRECIO
Tabla de Baquelita Universal
BsF30,00
Circuito integrado LM555
BsF4,00
Circuito Integrado 4029
BsF4,00
Resistencia 330 ohm
BsF0,50
Condensador 10uf
BsF3,00
Condensador 47uf
BsF3,00
Potenciometro 500ohm
BsF8,00
Bateria 9V
BsF30,00
Resistencia 1Kohm
BsF0,50
Lamina de Acrilico
BsF80,00
Total
BsF163,00
Capitulo IV Marco Momento
Principio de funcionamiento
De acuerdo con el diseo que se desea implementar, del LM555 se
produce un tren de pulsos, dado que este trabaja en modo
astable.
F=1/T
T=ln2(R2x2R1)xC1
T=ln2(0.33kohm+2(0.5kohm))47uf
Fminima=1/ln2(0.5kohm+2(0.33kohm))47uf
Fminima=26,56Hz
Fmaxima=1/ln2(2(0.33kohm))47uf
Fmaxima= 46,50Hz
Segn las frmulas para el LM555 se determin la frecuencia de
oscilacin de salida del circuito multivibrador considerando que
esta es el inverso del perodo, por lo que posee un valor minimo de
23,07Hz cuando el potenciometro esta en su valor maximo de 500Ohm y
un valor maximo de 93,01Hz cuando el potenciometro esta en su valor
minimo de 0 Ohm, ese seria el pulso de salida del pin 3 que luego
va hacia el circuito integrado 4029 que es utilizado para
distribuir la tensin a cada configuracin de leds. Funciona de la
siguiente manera.
El 4029 posee cuatro salidas pin (6,11,2,14) respectivamente
para realizar el dado se utilizaran solo tres salidas(6,11,14) ,
segn esto a medida que el contador vaya cambiando los estados de la
salida se encederan los leds de la siguiente manera:
EL PIN 6>C
EL PIN 14>A
EL PIN 11>B
TOMANDO EN CUENTA QUE
1 LOGICO =(+VCC)
0 LOGICO= (TIERRA)
Ensamblaje del dado
Para el ensamblaje del dado, primero se ubicaron los lugares
donde va cada componente y sus respectivos puentes de conexion en
la baquelita universal, luego se procedio a soldar las
resistencias, el potenciometro, condensadores, los circuitos
integrados, los interruptores. Por ultimo se instalaron los diodo
LED teniendo en cuenta su polaridad para el buen funcionamiento del
mismo, a una misma altura para lograr bien el efecto deseado ,
luego se realizo una caja de material acrilico un poco mayor a las
dimensiones del dado para una buena presentacion
REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS
- Wikipedia Enciclopedia libre (2011). Circuitos integrados.
[Documento en lnea](2010). Disponible:
http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_integrado
.[Consulta:2011,Julio 15]
- R-Luis (2011). Circuito Integrado 555 [Documento en
lnea](2011). Disponible:
http://r-luis.xbot.es/icdatos/555.html [Consulta: 2011, Julio
15].
- R-Luis (2011). Circuito Integrado 4029 [Documento en
lnea](2011). Disponible:
http://r-luis.xbot.es/icdatos/4029.html [Consulta: 2011, Julio
15].
-Gonzlez Felipe (CEKIT, 1998). Electrnica digital y circuitos
integrados. Pereira, Colombia.
Circuito Integrado 555
Circuito Integrado 555 en modo Astable
Circuito Integrado 555 en modo Monoestable
Circuito Integrado 4029
Tabla de la verdad del Circuito Integrado 4029
Circuito del Dado
ANEXOS
INTRODUCCION
El Presente trabajo est basado en todo lo que fue nuestro
proyecto de un dado electrnico, en donde se explicara todos los
pasos en la creacin de este y el principio de funcionamiento del
mismo haciendo usos de los circuitos integrados 555 y 4029.
Al momento de elegir qu proyecto se realizara, comenzamos en
buscar un proyecto til y a simple vista sencillo sin saber todo lo
que llevaba a cabo la creacin de este, fue por eso en que nos
inclinamos en la creacin de este dado electrnico encontrando en l
un proyecto bastante til e interesante a la vez, y asi poder
adquirir conocimientos basicos en el area de electronica de los
circuitos integrados que es fundamental en nuestra carrera de
ingenieria mecatronica.
El Trabajo esta compuesto por :
Capitulo 1: lo que complementa el planteamiento del problema,
los objetivos general y especficos,justificacion, alcances,
limitaciones sobre nuestro proyecto.
Capitulo 2: marco terico de la investigacin , puede ser definido
como el compendio de una serie de elementos conceptuales que sirven
de base a la indagacin por realizar.
Capitulo 3: se tratan los aspectos administrativos donde se
expresan los recursos materiales, humanos y financieros para la
ejecucin de dicho proyecto.
Capitulo 4: destaca el marco momento analitico y tecnido donde
se hablara del desarrollo analitico del proyecto (funcionamiento) y
el desarrollo fisico(ensamblaje)
CONCLUSION
En el desarrollo de este proyecto, nos encontramos con muchas
cosas nuevas, como el planificar un proyecto sin haber tenido algun
conocimiento previo del tema,
hacer uso de circuitos integrados implementando un circuito que
simule el funcionamiento de un dado,el uso de las herramientas a la
hora de soldar, ensamblar los componentes, la utilizacin de
software para la simulacion, etc.
Comenzamos por planificar un proyecto, buscando en fuentes de
informacin un
proyecto el cual fuera fiable, posible realizar en el plazo
acordado, al alcance de nuestro bolsillo y que nos permitiera
aprender los objetivos generales de esta asignatura. Los cuales
son:
Disear e implementar un dispositivo, aparato electrnico
anlogo
Hacer uso de los circuitos integrados 555 y 4029 como componente
principal del diseo electronico.
Llegando al consenso de llevar a cabo el proyecto 'Dado
electrnico'. En el trayecto
de elaboracin conseguimos adquirir los conocimientos para hacer
uso de multivibradores y contadores ordenandole a realizar las
tareas que llevaran a cabo la funcion de un dado
Teniendo en cuenta todo lo realizado, en lneas generales podemos
concluir que
hemos aprendido, aparte de los conocimientos tcnicos ya
mencionados, a llevar a cabo un proyecto realizando una
investigacin o diagnstico de la situacin previa a la realizacin,
definiendo los objetivos generales y objetivos especficos de
ste,
luego el presupuesto, es decir, cumplir con los objetivos sin
exceder los recursos.
para as lograr un resultado ptimo satisfaciendo las necesidades
o problemas por la cual se diseo tal proyecto.
INDICE
Introduccion
CAPTULO I: EL PROBLEMA
1.1 Planteamiento del problema
1.2 Objetivo General
1.3 Objetivo Especificos
1.4 Justificacion
1.5 Alcances
1.6 Limitaciones
CAPITULO II : MARCO TEORICO
2.1 Bases Teoricas
CAPITULO III: ASPECTOS ADMINISTRATIVOS
3.1 Recursos Necesarios
CAPITULO IV: MARCO MOMENTO
4.1 Principio de funcionamiento
4.2 Ensamblaje del circuito
5 Conclucion
6 Referencias Bibliograficas
7 Anexos