Diseño e implementación de circuitos digitales, fuentes de alimentación y detectores de temperatura

Planteamiento digital

Identificar cada elemento de maniobra con una variable, identificar cada actuador con una función, elaborar la tabla de verdad de los actuadores, expresar algebraicamente las funciones lógicas, implementar las funciones lógicas utilizando circuitos digitales elementales y acondicionar las entradas y las salidas digitales.

Fíjate que en los esquemas eléctricos es admisible sustituir el símbolo de la pila por dos terminales de alimentación. Los siguientes esquemas son equivalentes.

Circuitos integrados

Los circuitos integrados son circuitos electrónicos miniaturizados en los que se pueden acumular miles de componentes electrónicos encapsulados, como transistores o diodos.

Principales puertas lógicas y notación común:

• AND – A × B
• OR – A + B
• NOT – ¬A o Ā
• NAND – (A × B)̄
• NOR – (A + B)̄

Etapas de alimentación

En primer lugar, lo que tenemos que hacer es disminuir el voltaje de la corriente. Para esto utilizamos un transformador.

1. Reducción de voltaje

El transformador reduce la tensión alterna de la red a un valor menor adecuado para el circuito.

2. Rectificación

Hace falta que la corriente se convierta en una corriente pulsatoria: es decir, que circule siempre en el mismo sentido aunque varíe su voltaje de 0 a 12 V. Esto lo conseguimos con el puente de diodos. Con el puente de diodos la corriente circula siempre en el mismo sentido aunque el voltaje no sea constante.

3. Filtrado (suavizado)

En tercer lugar, para conseguir que la corriente sea continua, introducimos un condensador en el circuito. Mientras el voltaje aumenta hasta 12 V el condensador se carga y, cuando este disminuye, el condensador actúa cediendo su energía.

Construcción de circuitos temporizados

Los pulsadores P1 y P2 están normalmente abiertos. El funcionamiento del circuito temporizado es el siguiente:

• Cuando pulsas P1, el circuito se cierra y circula corriente por P1 y el condensador, de manera que este se carga. La bombilla no se enciende porque P2 está abierto y no llega corriente a la base del transistor.
• Si soltamos P1 y pulsamos P2, el condensador cargado suministra la corriente de base al transistor y la bombilla se enciende mientras el condensador se descarga.

Detector de temperatura

El funcionamiento del detector de temperatura descrito es el siguiente:

• Cuando la temperatura es baja, no circula corriente por la base; el transistor está en corte, el relé está desactivado y el timbre no suena.
• Cuando la temperatura aumenta, circula una pequeña corriente por la base del transistor; éste pasa a saturación, el relé se activa y el timbre suena.

Observaciones finales

• Es importante mantener las entradas y salidas digitales debidamente condicionadas (niveles lógicos correctos, protección frente a ruidos y temporizaciones adecuadas).
• Al diseñar las funciones lógicas, elaborar la tabla de verdad y expresar las funciones de forma algebraica facilita la implementación con puertas lógicas o circuitos integrados.