Guía para resolver las tareas del Cronograma por materia

Interpretación de Documentos Técnicos

Grupo: 2104

Guía de tareas correspondiente al 2º Parcial

Tarea 4

Descripción de un diagrama

Alarma Digital con Reset y Teclado

INTRODUCCIÓN

El circuito aquí presentado es una cerradura digital de cinco dígitos con sistemas de alarma y protecciones. Equipado con relés de salida por lo cual puede utilizarse con corrientes elevadas. Este dispositivo tiene vastísimas aplicaciones como sistema antirrobo para la apertura por ejemplo de un armario, de una vitrina, de una caja de seguridad, es decir en todos aquellos lugares donde se conservan informaciones reservadas, u objetos de mucho valor. Cualquiera que quisiera operar el sistema sin conocer la clave, activara sin duda la correspondiente alarma. Este dispositivo se podrá utilizar como un verdadero sistema de alarma para la protección de puertas, ventanas, etc., con la aplicación de pequeños microswitch conectados en paralelo, por ejemplo con el pulsador P6 (pulsadores señuelo de alarma) Esto posibilitar una doble protección, puesto que si alguien intentara abrir una puerta, o ventana, el microswitch al operarse inmediatamente da una alarma; suponiendo que el intruso supere dicho obstáculo al intentar la apertura del cofre o de la caja de seguridad debería descifrar la confinación programada, y esta posibilidad es muy improbable, puesto que las combinaciones posibles son muchisimas. FUNCIONAMIENTO BÁSICO Y ESPECIFICACIONES La base de la cerradura se basa en la utilización de dos integrados CD4013 los cuales contienen cada uno en su interior dos flip-flops del tipo "D". Para comprender el funcionamiento posterior es necesario hacer un alto en el funcionamiento b sido de un Flip-flop "D". Dicho dispositivo (El cual consta de una lógica de compuertas cuya principal característica es la realimentación) que posee dos entradas y una salida además de dos entradas adicionales. Una entrada es la denominada "D" y la otra es llamada "Clock". La salida, por su parte, es llamada "Q". Cuando existe un "1" lógico en la entrada clock el estado de la entrada "D" pasa a la salida "Q" sin importar cual era el estado anterior de este. Cuando el Clock tiene un estado bajo (un cero lógico) el valor de Q queda "Trabado" o "Memorizado" sin importar los cambios que sufra D. Las entradas adicionales son para poner en cero Q (reset) o en uno (Preset).Observando con atención el esquema el‚cítrico se nota que los cuatro FLIP-FLOP IC2A - IC2B - IC3A - IC3B se hallan conectados entre ellos en cascada, es decir la salida QA del primero comanda la entrada D del segundo, la salida QA del segundo, comanda la entrada D del tercero, por último la salida QA del tercero comanda la entrada D del cuarto FLIP-FLOP. Se observa también que todos los terminales del CLOCK (bornes 3 y 11) se hallan conectados a masa a través de una resistencia, por lo tanto normalmente se encuentran en la condición lógica "0", dicha condición se puede modificar de 0 a 1 pulsando cualquiera de los cuatro pulsadores P1 ; P2; P3; P4 con lo cual se logra que la salida QA del correspondiente FLIP-FLOP pasa a la misma condición lógica presente en su entrada D. Suponiendo que en la salida QA del ultimo FLIP- FLOP (terminal 13) conectamos un relé, éste podrá activarse cuando en dicho terminal aparezca la condición lógica "1" (o una tensión positiva) y cuando además se opere secuencialmente los pulsadores P1- P2- P3 - P4. La entrada D del primer FLIP-FLOP siempre se halla conectada al positivo de la alimentación con lo cual siempre tendremos en ese terminal la condición lógica de 1", mientras en las demás entradas de los otros FLIP-FLOP tendremos la misma condición de los QA que los precede, es decir normalmente la condición "0". Es obvio que operado P1 la condición lógica presente en "D" se transfiere a la salida QA y en consecuencia tendremos el mismo estado en la entrada "D" del segundo FLIP-FLOP. Estando la entrada del segundo FLIP-FLOP en 1 si operamos P2 dicha condición se transfiere a la salida QA de dicho FLIP-FLOP y así sucesivamente suceder pulsando P3 y P4. Luego con la salida QA en el estado lógico 1 podremos activar el relé que a su vez podrá comandar la apertura de una puerta. Esto ha sido una combinación muy sencilla, y es evidente que utilizando otro tipo de combinación distinta a la secuencia P1 - P2 - P3 -P4 no se podrá excitar el correspondiente relé‚, puesto que es absolutamente necesario que la condición lógica 1 presente en la entrada D del primer FLIP-FLOP se transfiera a la entrada D del segundo, luego a la entrada D del tercero, por ultimo a la entrada D del cuarto esto se logra únicamente con la operación secuencial de los pulsadores precitados. Como el teclado posee m s de cinco teclas, las que no forman parte de la combinación se conectan entre ellas en paralelo, aplicando el terminal Común a un circuito de alarmas con lo cual obtendremos una doble protección en efecto, si alguien intentara adivinar la clave de la Combinación y operara cualquiera de las teclas precitadas como espía inmediatamente se activaría la alarma, además si se pulsara la combinación pero no en forma secuencial jamás se lograra activar el relé‚ que responde a una combinación secuencial exacta. Como si toda esto fuera poco también‚n se incluyen teclas señuelo que no est n conectadas y que, al no producir ningún efecto, se confunden con las de la combinación. Hasta ahora se ha hablado de cuatro números "significativos" pero existe un quinto número llamado confirmación" que se opera al finalizar la combinación para poder excitar el relé‚ (si se lo opera antes se activar la alarma) FUNCIONAMIENTO ELECTRÓNICO Además de los cuatro FLIP-FLOP contenidos en los integrados IC2 - IC3 existe otro integrado C/MOS del tipo CD40402B que contiene en su interior 6 inversores con entrada SCHMITT TRIGGER: estos inversores se utilizan en el circuito para obtener un comando RESET TEMPORIZADO que operan en el caso en que para digitar la combinación total se emplee un tiempo mayor al establecido. Este sistema es sumamente útil puesto que si alguien por algún motivo puede llegar a conocer la clave de la Combinación pero emplea para su teclado un tiempo mayor que 6 segundos, al pulsar el botón P5 como ya ha llegado el Impulso de reset a todos los FLIP-FLOP, se activa inmediatamente la alarma. Las primeras teclas, P1 - P2 - P3 - P4 sirven para modificar, pulsándolos en el orden deseado, las condiciones lógicas presentes en los términos CLOCK de los FLIP-FLOP IC2A IC2B - IC2C - IC2D llevándolos desde el estado lógico "0" al "1" de tal manera que la condición presente en la entrada "D" pueda ser transferida en su salida QA. La tecla 5, o "pulsador de confirmación", se puede transformar en una tecla de alarma si al operarse, en la salida QA (13) del IC3B no se encuentra la Condición lógica deseada (1) y esto se puede presentar en el caso en que P1 - P2 - P3 -P4 fueran operados no en forma secuencial o bien se demorara m s tiempo de los 6 segundos establecidos. Es necesario agregar que tecleando P1, además de llevar el CLK de IC2A a la Condición lógica 1, a través de la resistencia R2 se provee tensión a la entrada (terminal 1 ) del inversor 1 A. Aplicando en la entrada de un inversor una condición lógica " 1", en la salida tendremos la condición lógica opuesta "0" que significa prácticamente un cortocircuito contra masa. Esta aclaración es necesaria puesto que los inversores utilizados se emplearon para una particular temporización apta para resetear los cuatro FLIP-FLOP de la Combinación en el caso en que la misma no se digite en el tiempo preestablecido. Al pulsar P 1, inmediatamente en la salida 2 del inversor 1 A se tendrá "0" razón por la cual el condensador se descarga totalmente a través de DS1. Al dejar P1 para pulsar P2, la salida 1 A volver a la condición "1 " y el condensador C2 se volver a cargar a través de R11 Cuando la tensión de C2 supera un determinado umbral el inversor 1 F conducir con lo cual su salida (terminal 12) pasar a la condición lógica "0" y en ese instante a través de C3 - P12, se derivar un impulso que pilotear la entrada (terminal 11 ) de la inversora IE Este Impulso de breve duración aparecer lógicamente, pro positivo en la salida (terminal 10) de 1 E En este momento se puede verificar dos eventos distintos: 1) si no hemos logrado teclear totalmente la combinación P.2 - P.3 - P 4 - P 5, dicho Impulso a través de R 13 - DS2 - alcanza los terminales RESET de los cuatro FLIP-FLOP poniendo todas sus salidas en cero. Para activar la cerradura seria necesario volver a teclear la Combinación. 2) Si en cambio el proceso se realiza en el tiempo prefijado respetando la Combinación, al operar P5 aparecerá en la salida B de la inversora 1 D una condición lógica "O ' con lo que el Impulso disponible en la salida 1 E será cortocircuitado a masa a través de DS3 con lo cual no alcanzar los terminales RESET de los FLIP-FLOP. Luego la función del inversor 10 es la de evitar que los FLIP-FLOP pongan en su salida la condición lógica "0" en el caso en que la digitación de la combinación se efectúe en el tiempo adecuado. La función de C4 y R16 aplicados en la entrada del inversor 1 D es muy importante, puesto que para evitar resetear todos los FLIP-FLOP deberíamos tener operado P.5 hasta que no llegue el impulso del RESET en la salida 10 del inversor 1 E. En este caso apenas se opera IE C4 hasta la máxima tensión positiva. Después de dejar P5 C4 comienza su descarga a través de R16 manteniendo la entrada 9 en la condición lógica 1 y la salida 8 en la condición lógica "0" durante un cierto período que deber ser superior al tiempo de carga de C2 es decir suficiente para neutralizar el Impulso de reset. Pasaremos a analizar la red formada por TR1 y TR2 que permita la excitación del relé. Se observa que cuando la salida QA de IC B se encuentra en la Condición lógica 1 es decir se han pulsado normalmente y secuencialmente P1 -P2 - P3 - P4 en el tiempo preestablecido la base de TR2 se polarizara a través de R 18 con lo que el transistor Conducir bagando la tensión del colector con lo cual el emisor de TR1 se encontrar concertado automáticamente a masa. Si ahora operamos P5 tecla de Confirmación aplicaremos una tensión positiva a la base de TR1 y estando el emisor a masa dicho transistor conducir excitado RL1 que se halla como carga del colector y permitir operar la cerradura (El relé 1 es el que nos permite abrir la puerta y el relé‚ 2 permitir accionar la alarma). Contemporáneamente la tensión que permite llevar a la Conducción TR1 a través del diodo DS5 cargara el condensador C4 con lo cual obligar a mantener la salida de 1 D en la Condición 0 con lo cual se neutralizar el impulso del Reset que de otra manera podría alcanzar el CLOCK de los FLIP-FLOP con las consecuencias lógicas Mientras P5 permanece operado también permanece excitado el Relé. VEREMOS AHORA COMO SE ACTIVA LA ALARMA El relé 2 podrá excitarse de las siguientes maneras: 1 ) Al teclear P5 antes de pulsar la secuencia P1-P2 - P3 - P4 - o bien después que haya llegado el impulso de RESET para los FLIP FLOP es decir después de haber excedido el tiempo Preestablecido para la digitalización de la combinación 2) Al pulsar cualquiera de las teclas conectadas a la alarma. En ambos casos aplicaremos una tensión positiva en la entrada 3 de la inversora 1 B, tensión que obviamente encontraremos en la salida 6 de la inversora 1 C (en efecto, al conectar dos inversores en serie entre ellos, en la salida del segundo se tendrá la misma condición lógica presente en la entrada del primero) lo cual nos permitir la Conducción del transistor TR3 haciendo activar la correspondiente alarma. La tensión positiva aplicada en la entrada de la inversora 1B cargar también el condensador electrolito C6, con lo cual la sirena permanecer excitada, hasta que dicho condensado se descargue a través de R 19, lo cual tardarla de 25 a 30 segundos, luego la tensión en la salida de 1 C volver a 0 voltios y el transistor TR3 volver al bloqueo. Es claro que si en este momento se volviera a pulsar P5 o cualquiera de los pulsadores la misma volvería a activarse durante el tiempo prefijado Conviene señalar que cada vez que se activa la alarma, en la salida del inversor 1 C aparecer una tensión positiva con lo cual los cuatro FLIP-FLOP permanecen bloqueados puesto que la salida de dicha inversora comanda a través del diodo DS4, las entradas reset (terminales 4 - 10) de los cuatro FLIP-FLOP, y una tensión positiva pondrá en cero todas sus salidas.
Componentes:
Resistencias
R1=270W 1/8W
R2=22kW 1/8W
R3=1,8kW 1/8W
R4=1,8kW 1/8W
R5=1,8kW 1/8W
R6=1,8kW 1/8W
R7=6,8kW 1/8W
R8=6,8kW 1/8W
R9=6,8kW 1/8W
R10=6,8kW 1/8W
R11=1MW 1/8W
R12=68kW 1/8W
R13=22kW 1/8W
R14=100kW 1/8W
R15=220W 1/8W
R16=2,2MW 1/8W
R17=6,8kW 1/8W
R18=6,8kW 1/8W
R19=4,7MW 1/8W
R20=6,8kW 1/8W
Capacitores
C1=100 mF 16V electrolítico
C2=4,7 mF 16V electrolítico
C3=47 nF
C4=4,7 mF 16V electrolítico
C5=1000 mF 25V electrolítico
C6=4,7 mF 16V electrolítico
Semiconductores
IC1=STK 4048
Todos los diodos 1N4148
Diodo Zener 12V 1W
TR1=BC337
TR2=BC337
TR3=BC337
2 CD4013
74C914
Puente rectificador 1Amp.
Varios
RL1=relé 12V.
RL2=relé 12V.
Pulsadores necesarios.
Gabinete.