T549.pdf

ESCUELA
FACULTAD
POLITÉCNICA
DE
NACIONAL
INGENIERÍA
'DETECTOR DE GIRO DE
ELÉCTRICA
UN MOTOR A.C
TESIS PREVIA A LA OBTENCIÓN DEL TITULO
DE INGENIERO
EN LA"ESPECIALIZACION DE
ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES
RAMIRO VALENZUELA PERAFIEL
O.UITO, ABRIL DE
1983
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente
trabajo'ha' s i d o r e a l i z a d o
en su t o t a l i d a d por el Sr.
R a m i r o V a l e n z u e l a Peñafiel.
ING'. CARLOS S E R R A N O C.
DI rector de Tesis
DEDICATORIA:
AGRADECIMIENTO:
A mi' f a m i l i a , director de tesis,profesores, compañeros, c o l e g a s ,
amigos y a t o d o s ' q u i e n e s contribuyeron a la termi nación del pr_e_
senté trabajo.
C O N T E N I D O
PAGINA
CAPITULO
I. G E N E R A L I D A D E S .
1.1.
Introducción.-
1
1.2.
Breves c o n s i d e r a c i o n e s sobre a l g u n o s tipos de
sensores .
3
1.3.
Aplicaciones.
9
1.4.
Moto reductores existentes con s a l i d a s
más comunes.
•
11
C A P I T U L O II. A N Á L I S I S Y D I S E Ñ O .
2.1.
E s p e c i f i c a c i o n e s y c o n f i g u r a c i ó n del
sistema de c o n t r o l .
14
2.1.1. L i m i t e s de control.
'
2;-1.2. C o n f i g u r a c i ó n - y d i a g r a m a de b l o q u e s .
2.2.
DI seño del c i r c u i t o de c o n t r o l .
.
14
15
"
18
2.2.1. Diseño del c i rcuito i n i c i a d o r de tiempo
decontrol.
18
2.2.2. D i s e ñ o d e l ci rcui to de t i e m p o .
'21
2.2.3. Di seño del c i r c u i t o c o m p a r a d o r .
'53
2.2.4. D i s e ñ o del c i r c u i t o de d i s p a r o .
2.. 2.5. Diseño del
c i r c u i t o de p o t e n c i a .
.
57
.
61
2.2.6. Fuentes de poder.
65
2.3;
A c o p l e sensor - c i r c u i t o de c o n t r o l ,
67
A l g u n a s consideraciones sobre
c o n s t r u c c i ó n y montaje.
74
'2.4.
.
CAPITULO
.
PAGINA
III. RESULTADOS E X P E R I M E N T A L E S Y
CONCLUSIONES..
'
.
3.1.
M e d i c i o n e s r e a l i z a d a s en el sistema.
80
3.2.
A n á l i s i s de los resultados o b t e n i d o s
y c o n f 1 a b 1 1 1 d a d.
88
3.3.
Conclusiones y recomendaciones.
A N E X O .!,- Diagrama C l r c u l t a l .
A N E X O II. Datos Técnicos. .
A N E X O III. B i b l i o g r a f í a .
.
•
,
90
P R O L O G O
El presente trabajo constituye una compilación de los datos técnicos y
consideraciones de diseño, utilizados para la construcción del equipo
DETECTOR DE GIRO DE UN MOTOR A.C. el mismo que esta constituido básica;
mente por un. tacómetro digital y elementos adicionales interconectados
para controlar y proteger a motores contra sobrecargas y frenados.
El estudio realizado consta de tres partes: un primer capítulo que tra
ta sobre GENERALIDADES en el cual se presenta una descripción general
del circuito que se trata de implementar, una breve consulta sobre
aj_
gunos tipos de sensores, que puede servir como base hacia la profundiza.
clon de un estudio serio del sensor utilizado, el punto de aplicaciones
que evidencia'las necesidades del circuito de control implementado, y
por ultimo se provee la información necesaria para fijar los límites
de control del equipo; el segundo capítulo ANÁLISIS Y DISEÑO
presenta
en forma secuencia! y ordenada el. análisis y diseño de los distintos
circuitos que conforman el detector deliro implementado, así como algunas consideraciones sobre construcción y montaje; por último, el capítulo tercero RESULTADOS EXPERIMENTALES Y CONCLUSIONES presenta las
mediciones más importantes'realizadas en el sistema cuyos resultados se
los somete a un breve análisis que evidencia su confiabilidad; y, finaliza señalando'algunas recomendaciones con el proposito.de aumentar la
versatilidad del equipo construido, además de conclusiones obtenidas en
la realización del presente trabajo.
Como ANEXOS se presentan: el di_a_
grama circuital del equipo, los datos técnicos de los elementos utilizados más importantes y la bibliografía pertinente.
CAPITULO
I
GENERALIDADES
1.1. I n t r o d u c c i ó n .
1.2. Breves c o n s i d e r a c i o n e s sobre
a l g u n o s tipos de sensores..
1.3.Aplicaciones.
1.4. Motoreductores existentes con
s a l i d a s más comunes.
C A P I T U L O
I
GENERALIDADES-
1.1.
INTRODUCCIÓN.
Un t i p o de api veación extremadamente
Importante para
los
instrumentos de m e d i d a es a q u e l en el c u a l .el i n s t r u m e n t o
sirve como un componente de un sistema de control a u t o m á t i co.
Un d i a g r a m a función al de b l o q u e s que i l u s t r a la
ci ón de d i c h o sistema se muestra en la Fi gura 1.
o p e r_a
Es c i a r o
q.ue para controlar c u a l q u i e r v a r i a b l e por d i c h o e s q u e m a re_a
1 i mentado , es n e c e s a r i o , primero 3 -'medi r tal v a r i a b l e ; por
lo que todos los sistemas de control de este t i p o deben
c o r p o r a r , - p a r lo m e n o s , un instrumento de m e d i d a .
i_n
Para c u_m
p l i r c o n los objetivos del control, es n e c e s a r i o a p l i c a r aj_
g u n a señal de r e a l i m e n t a c i ó n a la serial de entrada.
c u i t o controlador compara la señal que representa la
El cij~
vari_a_
ble m e d i d a con a l g u n a otra señal de la misma forma qu.e
re-
presenta el v a l o r a s i g n a d o que d e b e r í a tener la v a r i a b l e m_e
dida.
Si la señal m e d i d a c o n c u e r d a con el v a l o r predeterm_i_
nado en el c o n t r o l a d o r , este u l t i m o no actúa; s'i por el co_n
t r a r i o 5 las señales no concuerdan, el controlador envía una
señal a un elemento final de c o n t r o l , el m i s m o que actúa p_a_
ra a l t e r a r el v a l o r de la v a r i a b l e m e d i d a .
Tal e l e m e n t o d_e
pende de la v a r i a b l e que se vaya a c o n t r o l a r .
Es de suma I m p o r t a n c i a hacer notar que la exactitud d e l co_n
trol no p u e d e ser mejor, en n i n g ú n m o m e n t o , que l a e x a c t i tud de l a m e d i c i ó n de 1.a v a r i a b l e que "se va a controlar.. Por
lo tanto, d e b e poderse m e d i r con e x a c t i t u d una v a r i a b l e ' fí_
sica antes de que se p u e d a hacer f a c t i b l e su control.
Perturbaciones
tntíry id ue tüiurciud.
y/o
material
/i
V U1
| UU 1 C
controlada
Proceso
\
Elemento final de control
Instrumento
de medida
L
-
Controlado^
Valor deseado de la
variable controlada
FIGURA 1.- Sistema de Control Real Imantado,
El presente tema de tesis nace de una n e c e s i d a d p r á c t i c a o r i g i n a d a en el sector I n d u s t r i a l , necesidad práctica que ev l d e n c l a la d e m a n d a de d i c h o sector por la i m p l ementad on
de sistemas de control r e a l l m e n t a d o s .
Es d e c i r _ q u e , se
dj_
señará la real 1 m e n t a c i ó n de cierto sistema con el f i n d e c o_n_
trolar una v a r i a b l e de a l g ú n proceso que g e n e r a l m e n t e
c o n_s_
tituye una etapa en toda la cadena de p r o d u c c i ó n a. n i v e l 1_n
dustrlal.
D i c h a n e c e s i d a d descubre el p a p e l que la electrj)
n i c a p u e d e a s u m i r con el fin de c u b r i r tales r e q u e r i m i e n t o s
con el diseño y c o n s t r u c c i ó n de c o n t r o l e s c o n f i a b l e s y con
la p r e c i s i ó n necesaria.
El p r o b l e m a a resolverse se presenta c u a n d o , por causas
no
d e t e r m i n a d a s , se q u e m a n al m i s m o t i e m p o dos f u s i b l e s de:pr_o
tección p r o v o c a n d o el paro del motor r e s p e c t i v o , o t a m b i é n /
cuando en a c t i v i d a d e s de m a n t e n i m i e n t o o r e p a r a c i ó n de c i e_r
to motor se r e m u e v e n , por razones de s e g u r i d a d y como
una
práctica c o r r i e n t e , dos f u s i b l e s de l a s ' l í n e a s de a l i m e n t a ción al motor, l u e g o de lo c u a 1 ^ sin h a b e r l o s repuesto s e ji_
rranea el sistema sin l o g r a r respuesta del motor c i tado 3 pro_
v o c a n d o p é r d i d a s de t i e m p o , y. m a t e r i a l que g o l p e a n e c o n ó m 1 c_a
mente a la i n d u s t r i a .
Además que en procesos i n d u s t r i a l e s ,
e s p e c i a l m e n t e en los que se p r e c i s a - u n a d o s i f i c a c i ó n consta_n
te de a l g ú n m a t e r i a l , se p r e s e n t a n p r o b l e m a s de. s o b r e c a r g a s ,
l a s ' m i s m a s que d i s m i n u y e n la v e l o c i d a d de los
tnotoreducto-
res, sin e m b a r g o , d e b i d o a la respuesta r e l a t i v a m e n t e lienta
de -las p r o t e c c i o n e s ' s e p r o d u c e la reacción tardía de 1 o s t é_r
micos, esto produce una situación s-imilar a la indicada cua_n
do se d e t i e n e ' c i e r t o motor con a n á l o g a s p é r d i d a s e c o n ó m i c a s .
Se necesita un control que detecte variaciones de v e l o c i d a d
que se encuentren
fuera del r a n g o . n o r m a l p e r m i t i d o
con
el
fin de obtener un accionar uniforme en un proceso determin_a_
do,
1.2.
.
.
'.
-'
- "..
• '
-
"
;
B R E V E S C O N S I D E R A C I O N E S S O B R E A L G U N O S TIPOS. DE S E N S O R E S .
Sensores o t r a n s d u c t o r - e s son todos a q u e l l o s d i s p o s i t i v o s que
operan bajo el p r i n c i p i ó ' d e transformar una e n t r a d a que representa una v a r i a b l e física, en una señal de t i p o e l é c t r i co, la m i s m a que p u e d e s e r v i r como entrada de un sistema de
control y de m e d i c i ó n .
La sal i.da final de todo transductor
es un n i v e l de v o l t a j e o de corriente.
Desde el punto de v i s t a - d e energía, existen dos clases de
transductores; los activos y los p a s i v o s .
Los p a s i v o s o a_u
togeneradores son los que tienen una entrada y una s a l i d a .
Toda o casi toda la energía eléctrica a la s a l i d a es obtern_
da de la energía de; la señal de entrada.
po encontramos 1 as * t e r m o c u p l a s
Dentro de este • tj_
(energía c a l ó r i c a ) , los m i - " -
crófonos de cristal (energía acüstica)'y las celdas- fotovoj_
tai cas (energía l u m i n o s a ) .
Puesto que su s a l i d a . e l é c t r i c a -
está l i m i t a d a por la entrada f í s i c a , estos transductor es ti e_n_
den.-a. tener s a l i d a s de baja energía r e q u i r i e n d o casi siempre
amplificación.
Por otro lado., un transductor a c t i v o tienejj
• na entrada física, una s a l i d a eléctrica y una entrada .eléctrica de e x c i t a c i ó n , gran.parte de la 'potencia de s a l i d a es
provista oor una fuente de poder a u x i l i a r , - mientras que la
.señal de entrada, contribuye con una p o r c i ó n i n s i g n i f i c a n t e .
Dentro de este tipo encontramos-a los sensores de t e m p e r a t_u_
ra t i p o sem i con ductor.
U s u a l mente son c i r c u i t o s no realime_n_
tados con e x c i t a c i ó n fija. .Sin. e m b a r g o , e x i s t e ' u n a subclase
de transductores a c t i v o s en los que la s a l i d a e l é c t r i c a sír..
ve c o m o - u n a . i n d i cae ion de desbalance o de error, y la- excitación o - e l parámetro físico es- m a n i p u l a d o e n u n a c o n f i g u r a
ción real i m a n t a d a para, mantener el b a l a n c e ; la señal real i- •.
5- -
mentada e s 3 entonces, una m e d i d a de l a v a r i a b l e f í s i c a . Las
s e ñ a l e s de e n t r a d a y s a l i d a p u e d e n I n v o l u c r a r e n e r g í a de la
misma forma o p u e d e e x i s t i r una c o n v e r s i ó n de energía de una
forma a otra.
A d e m á s , d e p e n d i e n d o de l a s características
del Instrumento al cual se va a a l i m e n t a r con la señal -prov e n i e n t e del .sensor, puede ser n e c e s a r i o convertir tal vari_a_
ble en otra más a d e c u a d a siempre p r e s e r v a n d o el c o n t e n i d o de
la señal o r i g i n a l .
Debe señalarse q u e a l g u n o s instrumentos
.no n e c e s i t a n i n c l u i r un elemento de c o n v e r s i ó n v a r i a b l e mie_n
tras que otros r e q u i e r e n varios.
.
Un instrumento puede requerir que una señal representada 'por
a l g u n a v a r i a b l e física sea m a n i p u l a d a en .alguna forma.
Por
m a n i p u l a c i ó n se desea r e p r e s e n t a r específicamente un c a m b i o
en el v a l o r n u m é r i c o acorde con a l g u n a r e g l a def i ni da. pero .preservando la naturaleza física de la v a r i a b l e .
C u a n d o los
elementos f u n c i o n a l e s de un -.Instrumento se e n c u e n t r a n física^
'mente separados, es necesario transmitir .la i n f o r m a c i ó n de
uno a otro. (l)
•
La función de un' transductor de m o v i m i e n t o _ e s convertir
el
m o v i m i e n t o m e c á n i c o a señal e l é c t r i c a ; existen cuatro t i p o s '
de e l e m e n t o s que c u m p l e n con di.cha función.
i.
•
•
- . ' _ • " • ' •
Los Interruptores e l e c t r o m e c á n i c o s p u e d e n detectar' la
relja '
ción de m o v i m i e n t o m e c á n i c o si e's que se' e n c u e n t r a n dispue_s_
tos en forma tal que su estado varíe s i n c r ó n i c a m e n t e con el
m o v.i miento .
La I n d u c c i ó n m a g n é t i c a puede usarse p a r a d e t e r m i n a r la exi_£
tencia.de movimiento.
Un i m á n rotando en Un eje genera puj_
sos de corriente en una b o b i n a p r ó x i m a al• eje.
B o b i n a s de i n d u c c i ó n m a g n é t i c a detectan c a m b i o s en campos
m a g n é t i c o s cuando un i m á n cercano v a r i a su p o s i c i ó n . C u a n d o
el m o v i m i e n t o es muy l e n t o , el i m á n no c a m b i a de p o s i c i ó n lo
suficientemente r á p i d o como para generar un p u l s o capaz
ser detectado.
de
En tales casos, elementos que u t i l i z a n el _e-.
fecto H a l l , son u t i l i z a d o s para detectar campos m a g n é t i c o s .
A d i f e r e n c i a de las b o b i n a s que detectan cambios en la inte_n
s i d a d de campo, los elementos con efecto H a l l son semi condu_c
tores que varían su c o n d u c c i ó n directamente con la intensidad
de campo m a g n é t i c o .
Estos elementos h a l l a n su a p l i c a c i ó n en
sensores de m o v i m i e n t o s lentos así como "en ' interruptores de *
téclado.
Otro método para determinar m o v i m i e n t o r o t a c i o n a l es el método óptico.
En este.método se u t i l i z a una rueda agujerea-
da sobre un.eje rotativo, la misma que b l o q u e a o permite el
paso de un haz de luz, el cual es detectado por un sensor Ó£
tico g e n e r a n d o una señal p u l s a n t e la m i s m a que p u e d e sercojí
tada y así determinar la m a g n i t u d de la rotación medida.(Z)
El p r i n c i p i o del efecto H a l l se i l u s t r a en la figura 2. Una
p l a c a de un conductor o - d e un s e m i c o n d u c t o r de espesor t se
conecta como lo i n d i c a la f i a u r a , de tal manera que una
rriente I pasa a través del m a t e r i a l .
c_p_
C u a n d o se a p l i c a - un.
- 7
campo m a g n é t i c o .sobre la p l a c a en una d i r e c c i ó n p e r p e n d i c u lar a la superficie de la m i s m a , se genera un p o t e n c i a l En
como se I n d i c a .
A este p o t e n c i a l se le d e n o m i n a voltaje Ha 11.
y está dado por E,,= I
t , donde I está en a m p e r i o s , B en
gauss y t en centímetros. K^ es el coeficiente H a l l y t1_e
n e . l a s u n i d a d e s de v o l t - c m / a m p - g a u s s .
-
F I G U R A 2.- El Efecto H a l l .
En el método óptico se utiliza como fuente l u m i n o s a un d i o d o
emisor de luz el c u a l . s e . encuentra a l i n e a d o c o n v e n i e n t e m e n te con el de-tector de e x i s t e n c i a de haz de luz al otro l a d o
de la rueda agujereada
u t i l i z á n d o s e . generalmente como
d_e_
tector un.foto-transistor d e b i d a m e n t e p o l a r I z a d o de modo que
de una señal a c o n d i c i o n a d a a los n i v e l e s necesarios como e_n_
t'rada al c i r c u i t o de control.
En un detector de p r o x i m i d a d de r e l u c t a n c i a v a r i a b l e
(flgjJ
ra 3), cu ando el m a t e r i a l m a g n é t i c o pasa cerca a la superficie se n si b l e del sensor, .la r e l u c t a n c i a del campo m a g n é t i c o
c a m b i a con el t i e m p o g e n e r a n d o cierto voltaje en la b o b i n a .
Estos detectores
son s i m p l e s y baratos y dan un voltaje alto
a la s a l i d a , r e g u l a r mente de a l g u n o s v.oltios bajo ciertas
c o n d i c i o n e s t í p i c a s de p r o x i m i d a d .
El v o l t a j e de s a l i d a aj¿
menta con la cercanía del hierro m ó v i l con el detector.
El
muestreo de dos p u l s o s en un barrí do. s i m p l e de un o s c i 1 o s c_o
p i ó con una base de tiempo c a l i b r a d a p e r m i t e m e d i r la v e l o cidad promedio.
Una gran e x a c t i t u d se o b t i e n e al a p l i c a r
los p u l s o s de voltaje a un m e d i d o r e l e c t r ó n i c o de i n t e r v a l o
de t i e m p o .
Si una señal a n á l o g a (voltaje DC v a r i a b l e ) pro-
p o r c i o n a l a la v e l o c i d a d es d e s e a d a , c o n v e r t i d o r e s frecuencia a voltaje p u e d e n ser conectados a los t e r m i n a l e s de salj_
da del detector.
Sin embargo, esta c o n e x i ó n general mente no
dará tan alta p r e c i s i ó n como la técnica de conteo de p u l s o s -
.
(3)
'
imán permanente
FIGURA 3.- El detector'de proximidad de
reluctancia variable.
Velocidades rotacionales pueden ser medidas convenientemente u t i l i z a n d o l á m p a r a s estroboscopicas' e l e c t r ó n i c a s , las que
se e n c i e n d e n 1 y a p a g a n con una r e l a c i ó n de tiempo c o n o c i d a y
ajustable.
La luz es dirigí'da sobre el eje del motor a i r e -
dedor del cual se ha c o l o c a d o una tarjeta de papel con l i n e a s
b l a n c a s y negras.
La frecuencia del c e n t e l l e o de la l á m p a -
ra es ajustada hasta que la tarjeta ap.arente no tener m o v i miento.
En esta s i t u a c i ó n , la frecuencia de la l á m p a r a y la
frecuencia del motor son i d é n t i c a s , y el v a l o r n u m é r i c o
pu_e_
de ser l e í d o en la e s c a l a c a l i b r a d a de la l á m p a r a con un e rror en la' p r e c i s i ó n de a l r e d e d o r de _+ 1% de la lectura. El
rango de frecuencia de la l á m p a r a en una u n i d a d t í p i c a es de
110 a 25.000 c e n t e l l e o s por ni i ñuto.
Un g e n e r a d o r DC o r d i n a r i o , usando un i m á n permanente o un
campo con excitación i n d e p e n d i e n t e , produce un voltaje de s_a_
l i d a con una p r o p o r c i ó n d e f i c i e n t e ^ la v e l o c i d a d . (4)
1.3.
APLICACIONES.
Se m e n c i o n a n algunos caso.s prácticos en los c u a l e s la necesj^
dad del c i r c u i t o detector de g i r o es 'evidente para asegurar
una o p e r a c i ó n c o n f i a b l e de un sistema d e t e r m i n a d o .
En el primer caso se encuentra un motor que acciona un tornj_
l i o s i n - f i n bajo el que se m u e v e una b a n d a que acarrea e l m a _
ten" al que saca el t o r n i l l o y que será s o m e t i d o . a un proceso
determinado.
C u a n d o el p r o b l e m a m e n c i o n a d o se s u s c i t a ,
el
motor de la b a n d a se p.ara, el material no es acarreado y se
produce una gran a c u m u l a c i ó n del material p r o v e n i e n t e
del
s i n - f i n d o s i f i c a d o r , el que no cesa de e n v i a r m a t e r i a l a la
b a n d a d e b i d o a la i n h a b i l i t a c i ó n del 'circuito de control .
- 10 -
•
Esto p r o v o c a un retraso en l a p r o d u c c i ó n con la consecuente
p é r d i d a de tiempo y di ñero, además de la enorme d i f l c u i t a d
para poner el sistema nuevamente en o p e r a c i ó n .
En i cual forma se suscita el p r o b l e m a en la f a b r i c a c i ó n
de
c o l c h o n e s , en d o n d e tenemos un motor.que a c c i o n a un sistema
d o s i f i c a d o r del m a t e r i a l de r e l l e n o , de modo tal que los coj_
chones- a d q u i e r a n u n a a p a r i e n c i a u n i f o r m e , precisa.
Cuando
este motor se para por las causas a n o t a d a s , se provoca
producción
la
de c o l c h o n e s defectuosos con r e l l e n o no unifor-
me, p r o v o c a n d o u n a - p é r d i d a d e m a t e r i a l , p é r d i d a económica
que retrasa la producción n o r m a l , puesto que a pesar de que
d i c h o motor se encuentra p a r a d o , el-'resto del sistema de pr_o
d u c c i ó n c o n t i n u a f u n c i o n a n d o en una n o r m a l i d a d aparente; i_n_
e l u s i v a , si tal motor varía, con. fácil i dad su vel oci d a d , debj_
do a defectos en la real imen'taci ón 5 se p r o d u c i r á n c o l c h o n e s
con una s u p e r f i c i e no uniforme con las c o n s i g u i e n t e s p é r d i das .
.
"
'
Otro caso a n á l o g o se detecta en la i n d u s t r i a t e x t i l , p a r t i c u l a r m e n t e en el teñido de tela y en la texturización de la
misma.
En ambos casos, si se detiene el motor que acarrea
la tela o varía m u c h o su v e l o c i d a d , se obtiene un a c a b a d o
defectuoso en el p r i m e r caso, y la q u e m a d u r a de la tela
en
el segundo;, todo esto con p é r d i d a s s i m i l a r e s a las de 1o:s cj.
sos ante r i o r es.
Otro caso importante es el referido
a
la
i n d u s t r i a maderera en la que troncos de á r b o l e s que giran en
un torno van siendo rebanados en l á m i n a s u s a n d o ciertas
cu
11 chillas, dichas
l á m i n a s son expuestas a d e t e r m i n a d a tensión
por una b a n d a m o v i d a por un motor que al m i s m o tiempo acarrea
las l á m i n a s .
Al pararse el motor se provoca la d e s t r u c c i ó n
de las l á m i n a s con las consecuentes p é r d i d a s m a t e r i a l e s , el
retraso en l a p r o d u c c i ó n y la c i r c u n s t a n c i a de que al s e g u i r
e l • s i stema en f u n c i o n a m i e n t o ^ se real iza un trabajo i n f r u c tuoso que s i g n i f i c a un consumo v a n o de e n e r g í a , e q u i p o y m_a_
no de obra.
Por u l t i m o se m e n c i o n a el caso de la i n d u s t r i a
e m b o t e l l a d o r a de refrescos y b e b i d a s , en la que las botellas
giran en cierto d i s p o s i t i v o a c c i o n a d o por un motor para ser
l l e n a d a s con d e t e r m i n a d o l í q u i d o , a c c i ó n p e r i ó d i c a que cuaj^
do se detiene el motor que h a c e ' g i r a r a l a s b o t e l l a s , p r o v_o_
ca un e m b o t e l l a m i e n t o repetitivo en u na.misma b o t e l l a , " q u e
d e r i v a en una p é r d i d a del l í q u i d o , en una p a r a l i z a c i ó n de la
producción con las c o n s i g u i e n t e s p é r d i d a s e c o n ó m i c a s .
El c i r c u i t o detector de giro de un motor AC controlará
los
problemas m e n c i o n a d o s . q u e se suceden en una gran v a r i e d a d en
el sector i n d u s t r i a l ; una vez detectado el paro del motor o
Ta reducción- de su v e l o c i d a d , se proveerá de una s a l i d a
.c_a
paz de ser u t i l i z a d a para activar un c i r c u i t o de a l a r m a o p_a
ra desconectar todo el' sistema s e c u e n c i a l m e n t e en forma au;to
mática.
Esto permite que el p r o b l e m a sea resuelto protegí e_n
d o . a d e c u a d a m e n t e la normal i dad de la produce ion en determinj.
da i n d u s t r i a .
'1.4. MOTOREDUCTORES EXISTENTES CON SALIDAS MAS COMUNES.
A juzgar por i n f o r m a c i o n e s técnicas otorgadas por A S E A , U.S.
_ 12 ~ '
Eléctrica] Motors, S i e m e n s , que son las firmas comerel a l e s
más c o n o c i d a s en nuestro m e d i o , se p u e d e notar la exi.stenc1 a de una gama de motoreductores cuyas v e l o c i d a d e s m á x i m a s
y m í n i m a s se d e t a l l a n a c o n t i n u a c i ó n en la t a b l a 1 i n d i c a d a ;
e n t e n d i é n d o s e que entre las v e l o c i d a d e s extremas existe una
gran v a r i e d a d de v e l o c i d a d e s que se puede c o n s e g u i r
en las
citadasmarcas.
MARCA
RPM m f n .
ASEA
65
SIEMENS
40
U . S . MOTORS
RPM máx.
5.06
TABLA 1.- Rangos disponibles en motoreductores.
Debe a d v e r t i r s e que la U.S. E l e c t r i c a l Motors no provee motoreductores sino m o t o v a r i adores en una a m p l i a gama.
Por _e
j é m p 1 o , un motoreductor de 15 HP tiene los s i g u i e n t e s rangos
de v a r i a c i ó n : 3650/457;
1595/200;
737/92;
216/27.
O b s e r v a n d o los rangos en RPM d i s p o n i b l e s en motoreductores
de ASEA y SIEMENS, s e . c o n c l u y e que el d i s p o s i t i v o producto
de esta tesis c u m p l e a s-atisfacción en el rango de control
de v e l o c i d a d c u a n d o el. a c o p l a m i e n t o entre el motoreductor y
la carga sea realizado en forma d i r e c t a , esto es, a
de un m a t r i m o n i o .
través
Cuando el a c o p l a m i e n t o no se r e a l i z a
en
forma directa s i n o a través de p o l e a s o c a d e n a s , el rango de
control pued.e incrementarse d e p e n d i e n d o del tamaño de
las
- 13 -
p o l e a s o de las c a t a l i n a s c u a n d o el a c o p l a m i e n t o es por cadena; y aún del tamaño o l o n g i t u d de esta ú l t i m a .
Esto
de_
bi do a que la detección de g i r o pue-de obtenerse en las- p o l e a s ,
c a t a l i n a s e I n c l u s i v e en la c a d e n a , en cuyo caso se p o d r í a n
usar motores di rectamente a 1720 RPM s i e m p r e que la
vel oc_1_
da'd a n g u l a r de la c a d e n a se encuentre en el rango de'control
del detector de g i r o .
Es decir que para, el caso de a c o p l a m i e n t o s i n d i r e c t o s , el 1ri_
cremento del rango de control d e p e n d e r á e x c l u s i v a m e n t e del
l u g a r en el que se c o l o q u e el sensor u t i l i z a d o el m i s m o que
proporciona la I n f o r m a c i ó n al detector de g i r o .
CAPITULO
ANÁLISIS
Y
. II
DISEÑO
2.1. E s p e c i f i c a c i o n e s y configuración
del sistema de control.
2.2. D i s e ñ o del c i r c u i t o de c o n t r o l .
2.3. A c o p l e sensor - c i r c u i t o de control
2.4. A l g u n a s c o n s i d e r a c i o n e s sobre
construcción y montaje.
- 14
C A P I T U L O
ANÁLISIS
2.1.
Y
II
DISEÑO
E S P E C I F I C A C I O N E S Y C O N F I G U R A C I Ó N DEL SISTEMA DE CONTROL
2.1.1. LIMITES DE' C O N T R O L .
Se fijan los
l í m i t e s de control entre 10 y 230 R P M, rango
que cubre la t o t a l i d a d de los motoreductores
marca
ASEA
y
S I E M E N S , y parte de los U.S. MOTORS, de .acuerdo a la i n f o r - ;
m a c i ó n presentada e n l a t a b l a l .
Siendo un detector de g i r o , se b r i n d a un control para prefi
jar un limité m í n i m o de v e l o c i d a d , control
a m p l i o que pernr[
te, a criterio del operador y d e p e n d i e n d o délas n e c e s i d a d e s
obtener un control grueso o fino de la v e l o c i d a d m e d i d a .
Se e v i d e n c i a la v e r s a t i l i d a d del presente sistema de control.,
si se considera los distintos tipos de a c o p l a m i e n t o que pu_e_
den - i m p l ementarse sobre el eje de un determinado motor,
t_a
les como t i p o b a n d a , cadena o p i ñ o n e s , los que .al presentar
d i s t i n t a s relaciones de r o t a c i ó n , p o s i b i l i t a n
puntos de control
tener v a r i o s
d i s p o n i b l e s l o g r a n d o , de esta forma,
p l i a r los l í m i t e s de control s e ñ a l a d o s .
2.1.2. C O N F I G U R A C I Ó N Y D I A G R A M A DE B L O Q U E S .
am-
La figura 1 permite a p r e c i a r de una manera muy g e n e r a l , l a s
p a r t e s , de las que b á s i c a m e n t e se c o n s t i t u í ría el presente
sistema de control real i m a n t a d o de cierta v a r i a b l e , que
en
este caso p a r t i c u l a r es la v e l o c i d a d de un m o t o r e d u c t o r , en
un d e t e r m i n a d o proceso.
Puesto que tal sistema i n v o l u c r a un
instrumento de m e d i d a , se ha escogido la t e c n o l o g í a d i g i t a l
como la más a d e c u a d a por su alta p r e c i s i ó n y c o n f i a b i l i d a d ;
y dentro de ésta, la ' t e c n o l o g í a CMOS por ser a d e c u a d a _
para
el tratamiento de las señales de. baja frecuencia i n v o l u c r a das, y p o r q u e en el m e d i o i n d u s t r i a l en el que va a funcionar es i m p o r t a n t e tener un margen alto de r u i d o .
Entre
o-
tras razones para su e l e c c i ó n p u e d e n m e n c i o n a r s e , el bajo
c o n s u m o de p o t e n c i a y el aporte que p o d r í a b r i n d a r las exp_e_
r i encías o b t e n i d a s en su u t i l i z a c i ó n a la d i f u s i ó n del
tra_
t a m i e n t o de la técnica C-MOS como una buena a l t e r n a t i v a
a
los c i r c u i t o s TTL de a m p l i a u t i l i z a c i ó n en nuestro me di o.
El sistema consiste t a m b i é n de un c i r c u i t o c o n t r o l a d o r , ci_r
cuito que en la presente tesis c o n s i s t i r á de un c o m p a r a d o r
de m a g n i t u d .de 4 b i t s , el m i s m o que será un elemento de te£
n o l o g i a C-MOS para g u a r d a r c o n c o r d a n c i a con la t é c n i c a u t i l i z a d a en el instrumento de m e d i d a .
Como el emeuto final de- control se u t i l i z a r á n dos contactos
n o r m a l m e n t e cerrados de un relé conectador en serie a la alj_
m e n t a c i ó n del motor controlado o a 1a a l i m e n t a c i ó n del
prj[
mer motor en d e t e r m i n a d o proceso s e c u e n c i a l , y a d e m á s , cane£
tando dos t e r m i n a l e s n o r m a l m e n t e cerrados de su contactor
• - 16 -
p r i n c i p a l en serle con-1.a a l i m e n t a c i ó n del s i g u i e n t e motor
y así s u c e s i v a m e n t e ; de modo q u e , c u a n d o se detecte a l g u n a
a n o m a l í a en la v e l o c i d a d del motor,.éste se d e t e n g a o en el
otro caso s se desconecte la a l i m e n t a c i ó n al p r i m e r motor,el
m i s m o que actuará sobre el s i g u i e n t e motor y así s u c e s i v a mente, de modo tal .que -al -término de' d i c h a a c c i ó n , 'el proc_eso se detenga total mente hasta que el p r o b l e m a presentado
sea
detectado y s o l u c i o n a d o . '
-
•
,
Para fijar el límite m í n i m o de v e l o c i d a d se proveerá de-tres
i interruptores rotati vos- ti po BCD los cuales b r i n d a n la posjf
b i l r d a d de a m p l i a r .o .disminuir el m a r g e n p e r m i t i d o de error'
de acuerdo a las n e c e s i d a d e s p l a n t e a d a s en un proce-so* dete_r
minado.
.
P o r . ú l t i m o , a fin de detectar el m o v i m i e n t o del eje del
mjD
tor a controlarse, se uti 1 izará'- un sensor de p u l s o s sin - un i ó n mecánica, detector de elementos f erromagnéti eos el mi_s
m o ' q u e consiste.fundamentalmente en una caja que contiene
un c i r c u i t o oscilante e l e c t r ó n i c o .
Al acercarse una masa-me
t á l i c a al circuito o.scilante, éste se amortigua.
Las vari_a_
clones en el consumo de corrí ente . c u a n d o • el c i r c u i t o osci-la_n_
te se e n c u e n t r a a m o r t i g u a d o o n o s son registrados como impuj_
sos. (5)
.
'
'
'.
-
'
-
Este sensor de tipo m a g n é t i c o , s'e c o n s i d e r a como una v a r i a - ,
clon del detector de p r o x i m i d a d de r e l u c t a n c i a v a r - i a b l e me_n_
c l o n a d o en el punto 1.-2.
-Se e l i g i ó este t i p o de sensor a _o
tras clases de detectores, y p a r t i c u l a r m e n t e , al a c o p l e ópti_
co muy . uti 1.izado y d i f u n d i d o , por el medio' en el cual va
a
operar el sensor en c u e s t i ó n ; c o n s i d e r a n d o un m e d i o i n d u s - "
trial con un a m b i e n t e cargado de p e q u e ñ a s p a r t í c u l a s provenientes del material procesado,, el .sensor ó p t i c o podría ca_u
sar problemas' si no se m a n t i e n e n l i m p i a s sus s u p e r f i c i e s ,
tanto del emisor como del detector, así como t a m b i é n Tos orj_
fie i os i m p l e m e n t a d o s e n . e l d i s c o a c o p l a d o al eje.
Además
de ser una buena a l t e r n a t i v a , 1 a. uti 1 izaci ón de'este tipo: de'
s.ensor t i e n d e a ' p r o v e e r ciertas consideraciones
útiles y n_e_ .
ees arias con. el -fin de 'di v e r s i f i c a r ' e l uso de d i s t i n t o s tj_
pos de sensores.
Los" b l o q u e s básicos constitutivos del detector de p a r o - son
lossiguientes:
*
.
'a) El c i r c u i t o de tiempo.- Comprenderá la obtención dala.-i_n
formación y su procesamiento; es d e c i r , i n c l u y e el
ins-
trumento de- m e d i d a y el sensor de . vel oci dad .
b ). El c i r c u i t o comparador. --. Determi nará cuándo l a me di da del
. instrumento es menor que la de referencia; .incluye, el cqm
parador como tal,, y los interruptores rotativos tipo BCD
los cual es determinarán el l í m i t e m í n i m o de v e l o c i d a d .
c) El c i r c u i t o -de d i s p a r o » - Receptará la i n f o r m a c i ó n propo_r
c i o n a d a por el circ.uito c o m p a r a d o r , y en caso de presentarse Va a n o m a l í a descrita, a c o n d i c i o n a r á l a señal- de m_o
; do tal, que pueda ser-usada para activar el circuito
de
• - 18 -
potencia..
d) El circuito de potencia..- Se encargará, una vez que ha sj_
do a c t i v a d o por el circuito de d i s p a r o , de p r o v e e r 1 a • p_£
si b i l í dad de cortar la a l i m e n t a c i ó n de un d e t e r m i n a d o rno_
tor.
e) El circuito i n i c i a d o r de tiempo de'control . - Proporción^
rá un d e t e r m i n a d o t i e m p o de retardo durante el cual
de_s_-
h a b i l i t a r á el . contador -y el circuito de d i s p a r o .
La figura 4-, permite a p r e c i a r v i s u a l m e n t e _el d i a g r a m a d.ebl_o
ques d e s c r i t o . -
C i r c u i: t o
de t i e m p o
í
Circuito
Comparador
Circuito
de d i s p a r o
Circuito
de p o t e n c i a
Iniciador
de tiempo
FIGURA 4.,- Diagrama general de bloques.
2.2.
D I S E Ñ O DEL CIRCUITO DE" C O N T R O L .
2.2.1. DISEÑO DEL CIRCUITO I N I C I A D O R DE T I E M P O DE C O N T R O L .
Con el fin. de evitar una detección prematura de error en la
- 19 -
v e l o c i d a d de cierto motor, esto es, c u a n d o el motor no l l e ga a ú n _ a su v e l o c i d a d n o m i n a l , se provee u'n cierto t i e m p o de
retardo durante el cual se m a n t i e n e i n h a b i l i t a d o el proceso
de control .
Se. asume un v a l o r de fuente de voltaje de 15 V DC 5 v a l o r que
se justificará en el punto 2.2.6.
U t i l i z a n d o la caracterí_s
tica de los circuitos tipo Schmitt - T r i g g e r que presentan
una r e l a c i ó n entre sus voltajes de entrada y de 'salida con
h i s t é r e s i s , se escoge una compuerta t i p o NAND CD4093 con esa
característica, con el fin de a p l i c a r a una de sus entradas
el voltaje de carga no l i n e a l de un c a p a c i t o r , voltaje
que
al l l e g a r al nivel Vj +5 voltaje de .umbral p o s i t i v o fijado en
9 v o l t i o s típicos, permite el c a m b i o de estado de su s a l i d a
a un cero l ó g i c o . 'Esta salida es u t i l i z a d a para h a b i l i t a r
la secuencia de las distintas etapas de las" que consta todo
el proceso; además del c i r c u i t o de disparo..
C a b e mencionar;
se que l a entrada restante de la compuerta NAND u t i l i z a d a se
deberá conectar a uno l ó g i c o , p r o v i s i o n a l m e n t e .
El circuito
implementado. se muestra en l a figura 53 bajo la cual se pns
senta la. e c u a c i ó n que d e s c r i b e el comportamiento del voltaje
de carga del capacitor.
FIGURA 5.- Circuito iniciador de tiempo.
- 20 -
Ve - Vcc (1 - e
RlCl
)
.
(2,1)
L a s c o m p u e r t a s u t i l i z a d a s s e d e n o t a r á n c o n l a l e t r a G séguj_
da de un s u b í n d i c e con el fin de f a c í l i t a r su 1 ocal i z a c i ón
en el p l a n o p r e s e n t a d o en el Anexo I.
En e l p r e s e n t e c a s o , e l t i e m p o d e c a r g a t ' s e
escoge como de
10 segundos, v a l o r s e l e c c i o n a d o con un c r i t e r i o experimental
p u e s t o que en la p r á c t i c a se e n c u e n t r a n m o t o r e s que
ren t i e m p o s d e . r e t a r d o d i s t i n t o s para, cada t i p o de
r e q u i _e
motor y
en un r a n g o a m p l i - o que p u e d e e s t a r en el o r d e n de 1 a 15 s_é
g u n d o s ; la fuente Vcc será de 15 v o l t i o s , v a l o r a s u m i d o ,
y
e-1 v o l t a j e Ve al c u a l se c a r g u e el ' c o n d e n s a d o r s e r á de 9 voj¡_
ti o s q u e c o r r e s p o n d e a l v o l t a j e d e u m b r a l p o s i t i v o d e l a co_m
puerta.
D e s p e j a n d o las i n c ó g n i t a s se procede a su determi-
.nación de la siguiente forma:
Ver
RC = t / ¿ n
CC
Vcc - V T+
= 10 s e g / £ n
15
15 - 9
- 10.92 seg.
Si se escoge para C x el valor de 10 microfaradios, obtenemos para R x un
/
valor de 1.09 Mega-ohmios cuyo valor estándar más cercano es de 1 Megaohmios, resistencia u t i l i z a d a que redefine el tiempo de carga t
9.16 s e g u n d o s , - t i e m p o después del c u a l , a p a r t i r . d e l encendido, se
cia todo el proceso de control.
como
inj_
-
.
- 21
-
•
2.2.2. DISEÑO DEL C I R C U I T O DE T I E M P O .
Referido al sistema de control real i mentado i n d i c a d o
en el
p r i m e r capítulo, fi g u r a 1, el c i r c u i t o de tiempo represen t_a
ría todos los ci.rcuitos r e l a c i o n a d o s con el instrumento
de
m e d i d a y el sensor, pero' éste será 'tratado en el punto 2.3.
Existe una gran, v a r i edad de contadores e l e c t r ó n i e o s con los
c u a l e s se puede m e d i r frecuencia., período o i n t e r v a l o
de
tiempo; estos instrumentos contienen cuatro tipos diferentes
de circuitos internos:
1) Acondicionadores de señal de entrada los cuales transfo_r
man la señal de entrada en una _ s e r i e de p u l s o s para el co_n
' teo,
2) Un generador de base de tiempo, el cual p r o p o r c i o n a incre
mentos precisos de tiempo durante los c u a l e s se cuentan
1 os pul sos ,
3) Una compuerta, la cual sirve para activar y. parar el ap_a
rato contador,
4) Un contador de décadas y un i n d i c a d o r , el primero, cuenta
los p u l s o s y el segundo p r o p o r c i o n a una lectura en forma
digital.
En los medidores de frecuencia, la señal de entrada se
a 1 j[
menta a un adaptador de seña.l , el c u a l produce un tren
de
p u l s o s .que se a l i m e n t a , a su vez, a la compuerta s i m u l t á n e a
22 -
mente con una sena] p r e d e t e r m i n a d a de base de t i e m p o .
contadores, en d e c a d a s registran el número de p u l s o s
Los
en el
t i e m p o dado, el cual se Interpreta en términos de la frecuejí
•
cía.
En los m e d i d o r e s de período, la b a s e . d e t i e m p o se utviliza p_a
ra p r o p o r c i o n a r un numero co.nocido de p u l s o s por u n i d a d
de
t i e m p o , mientras que la señal de entrada acciona la c o m p u e_r
ta.
El conteo realizado es una i n d i c a c i ó n del período d é l a
señal de entrada.
Puesto que existe un error potencial inherente de +_ 1 cuenta en el encendí do y . a p a g a d o de l a . c o m p u e r t a de- c o n t r o l , rne_
di d a s . d e frecuencia son más .preci s-as para señales
de
alta
frecuencia mientras las medidas .del .período son más precisas
para señales de baja frecuencia.
do a 1000
RPM con una rueda que p r o d u c e 100 p u l s o s por r e v_o_
l ú e ion, genera 1667
tra.
Por ejemplo, un eje rotaj^
p u l s o s en un segundo de período de m u e_s_
La i n e x a c t i t u d sería de un p u l s o en 1667
el eje rotaría a 10 R P M el error sería del 6%.
o 0.06%.
L a s - mismas
señales m e d i d a s en forma de.periodo con una señal de
de 1000
Si
reloj
Hz y tomando una muestra en media r e v o l u c i ó n tendría
una i n e x a c t i t u d del 3 .-3% y del 0.03% respectivamente.
Para obtener la resolución necesaria al medir la frecuencia
de una señal de baja frecuencia se requeriría aumentar el n_ú
mero de p u l s o s generados por r e v o l u c i ó n .
- 9(~
D e b i d o a que las f r e c u e n c i a s a m e d i r s e son bajas, se utili z_a_.
rá un m e d i d o r de p e r i o d o , pero dado que de lo que se trata
es m e d i r la frecuencia en revoluciones' por m i n u t o , se
n e c e s a r i o un proceso para transformar la m e d i d a de
hace
período
en m e d i d a de frecuencia.
El circuito descrito es un contador inversor de p e r í o d o , el
m i s m o q u e . e n c u e n t r a el reciproco de la m e d i c i ó n del período
u t i l i z a n d o contadores BCD y binarios.
Para l l e v a r a
lo s e ñ a l a d o , se" necesitan- cuatro contadores.
cabo
Primero un co_n
tador de período de la-se.ñal d e s c o n o c i d a , contabi 1 izando, un
número de p u l s o s de reloj N durante un c i c l o de la .serial de
entrada, en donde N representa la r e l a c i ó n que 'existe entre
la frecuencia F de un reloj d e . peí-1 iodo' y l a frecuencia f de
la señal de entrada.
tador d i v i s o r para N.
Esta lectura programa un segundo
COJT_
Un tercer contador provee una canti-
dad fija K de p u l s o s de frecuencia r á p i d a .
Estos K
pulsos
se a p l i c a n al s e g u n d o contador el m i s m o que c a l c u l a la cifra
K/N, obteniéndose de esta forma" el recíproco del período
N
m e d i d o , y produci endo un número de p u l s o s p r o p o r c i o n a l a la
frecuencia de la serial desconocida.
F i n a l m e n t e , un
cuarto
contador a c u m u l a estos pulsos. para d e s p l e g a r la lectura
de
frecuencia en los i n d i c a d o r e s .
Todo lo i n d i c a d o se puede a p r e c i a r con mayor c l a r i d a d al ex_a
m i n a r el d i a g r a m a de b l o q u e s p r e s e n t a d o en la f i g u r a 6.
Para 230 r e v o l u c i o n e s por m i n u t o , la mayor v e l o c i d a d a ser
•
.
- 24 -
-
m e d i d a , el p e r í o d o de señal es de 0 . 2 6 s e g u n d o s .
Para., m e d í r
l a v e l o c i d a d c o n u n a r e s o l u c i ó n del 1% a 2 3 0 r e v o l u c i o n e s
por m i n u t o , 100 p u l s o s de r e l o j d e b e n - c o n t a r s e en ese
p o, por lo que la f r e c u e n c i a del r e l o j de p e r i o d o debe
"t i e_m
ser
384.62 Hz.
f
— fc-
Contador
de período
Contador
di vi sor'para
Contador del
Cociente
Contador 'del
Dividendo
Decodificador
e indicador
f: Señal
fv: Reloj de período
R; Reloj rápido
FIGURA 6.- Contador Inversor de período.
Para 10 r e v o l u c i o n e s por minuto, la menor v e l o c i d a d a medi_r
se, el período de señal es de 6 segundos.
En este t i e m p o ^
p u e d e n contarse 6 x 384."62 p u l s o s , o sea 2308 .cuentas.
E£
ta cifra define el tamaño del contador de período y del co_n_
tador d i v i s o r para N, los dos d e b e n tener la capacida'd
de
contar hasta 12 bits o sea 4096 cuentas.
Puesto que se nota un d e s a p r o v e c h a m i e n t o de toda la c a p a c i dad de l o s contadores mencionados, se p u e d e hacer un reaju_s
te al d i s e ñ o y a s i g n a r ,4000 cuentas de. reloj de período que
- 25 -
p u e d a n ser contados en el - p e r í o d o de señal c o r r e s p o n d i e n t e
a 10 r e v o l u c i o n e s por m i n u t o .
Esta d e c i s i ó n c a m b i a la
fr_e
c u e n c i a del reloj de período que ahora será de 666.67 Hz 5 v_a
lor que mejora la r e s o l u c i ó n al 0,58% a 230 r e v o l u c i o n e s por
mi ñuto.
•
Ya que 4000 p u l s o s de reloj de período se e n c u e n t r a n asoci_a
dos a 10 r e v o l u c i o n e s por m i n u t o , y que 10 debe ser la
le_c_
tura mostrada en los i n d i c a d o r e s , se necesitan 40.000 pulsos
de reloj r á p i d o como d i v i d e n d o a fin' de obtener tal lectura.
Esto define un contador del d i v i d e n d o con c a p a c i d a d de
co_n
tar hasta 16 bits.
En vista de que la 1ectura .máxima a ser i n d i c a d a será de 230
revol uc-i ones por minuto., el contador del cociente c o n s i s t i rá de tres décadas BCD.
•
De la forma p r e v i s t a se obtendrá una lectura por cada dos re
v o l u c i o n e s , puesto que se o b t i e n e l a i n f o r m a c i ó n , el período
de la señal s- durante una r e v o l u c i ó n , y se necesita un
tieni
po a d i c i o n a l para procesar tal i n f o r m a c i ó n , es d e c i r ,
para
i n v e r t i r la m e d i d a del .período- con el fin de i n d i c a r
a
la
s a l i d a la frecuencia a la que gira un determinado motor
en
r e v o l u c i o n e s .por minuto.
Con el objeto de no d e s p e r d i c i a r
p u l s o s de señal
una p é r d i d a de i n f o r m a c i ó n , se e s t a b l e c e un t i e m p o/nrá'x i m o
de p r o c e s a m i e n t o de la información que podría octí'p-ár
t,o,d'o,.erl
'"••*
'?"• U * fe* í
/„.. L: . ¿a L ¿ \s E
- 26 -
tiempo d i s p o n i b l e hasta que l l e g u e un tercer pulso de señal,
el mlsnro que se constituiría en'el pulso Inicial para
o b t_e
ner una s e g u n d a muestra de l a Información de la v e l o c i d a d de
un motor.
La frecuencia del reloj r á p i d o se e s t a b l e c e
coj]_
slderando la c o n d i c i ó n a n t e r i o r , a la s i t u a c i ó n más c r i t i c a
qué seria .a la v e l o c i d a d . m á x i m a o sea a
por m i n u t o .
230.-revoluci ones
Es d e c i r q u e , en un perío'do del límite superior
de v e l o c i d a d deben contarse 40.000 p u l s o s del reloj r á p i d o ,
además de - u n . cierto margen para abarcar todo el resto del pr_o
ceso que es mínimo en relación a los 40.000 pulsos mención^
dos.
La frecuencia del reloj rápido se establece, de
esta
forma, que d e b e ser un poco mayor, por lo menos, a 153.847
Hz.
Más tarde se precisará tal 1.imite cuando se conozcan to
das las acciones tendientes a complementar 'el procesamiento
d e " l a información.
Sin e m b a r g o , de esta forma se obtendrá,
a 10 r e v o l u c i o n e s por mi ñuto 3. una lectura cada 12 s e g u n d o s ,
tiempo excesivo que se intentará d i s m i n u i r .
Con ese propó-
sito, se acorta a la mitad el tiempo de obtención de l a ' i _n_
formación pertinente, es. decir, se necesita que se generen
dos pulsos d'e señal por revolució'n.
Esto significa
que se
requeriría la mitad del período de señal para obtener la iji
formación necesaria y la otra m i t a d para p r o c e s a r l a ; de esta
forma, a 10 r e v o l u c i o n e s por m i n u t o , se obtendrá una lectura cada 6 s e g u n d o s ; g e n e r a l i z a n d o , se obtendrá una i n d i c a c i ó n
de la lectura de la v e l o c i d a d de un motor por cada revolución
del m i s m o , a c a m b i o d e l " proceso anterior que i n v o l u c r a la ne
c e s i d a d de dos r e v o l u c i o n e s de motor por lectura en los i n dJ_
cadores.
- 27 -
Tomando en cuenta la c o n s i d e r a c i ó n a n o t a d a , se redefinen las
frecuencias del reloj de p e r í o d o y del reloj r á p i d o dupl ica'ji
dose sus v a l o r e s que ahora serán de 1333 ; 33 Hz, y a l g o
de 307.694 Hz. r e s p e c t i v a m e n t e .
más
Sin e m b a r g o , este cambio no
p r o d u c e a l t e r a c i o n e s en el v a l o r de r e s o l u c i ó n de 0.58%
a
Z30 r e v o l u c i o n e s por m i n u t o .
Como se a d v i e r t e » todo el proceso genera una s e c u e n c i a dedi_s_
tintos pasos o estados 'los cuales p u e d e n controlarse con la
i m p l e m e n t a c i ó n de un control secuencia! l ó g i c o , el mismo que
debe p r o v e e r las. s e ñ a l e s de h a b i l i t a c i ó n y d e s h a b i l i t a c i ó n
para las distintas acciones a c u m p l i r s e a fin de completar
el proceso.
Puede d e s c r i b i r s e , tanto tales a c c i o n e s como t_o
dos sus pasos i n t e r m e d i o s , p r e v i o s o posteriores a dichas a£
c i o n e s , de la s i g u i e n t e forma:
Se requiere p r e v i o a la a d q u i s i c i ó n de datos, una señal
que
borre el c o n t e n i d o a c u m u l a d o en el contador de p e r í o d o , esta
señal a la vez, h a b i l i t a r á la recepción por parte del. control
s e c u e n c i a l 1-ógico del primer p u l s o . v a l i do de sensor, cuya
presencia fijará el tiempo de e x i s t e n c i a de esta p r i m e r a s_e_
n a l , tiempo que como se a d v i e r t e será v a r i a b l e d e p e n d i e n t e
de la v e l o c i d a d a m e d i r s e con una r e l a c i ó n i nversa- de propo_r
ció na!i d a d , es decir que, a mayor v e l o c i d a d c o r r e s p o n d e
menor t i e m p o de d u r a c i ó n de esta primera s e ñ a l .
un
Al aparecer
el p r i m e r p u l s o p r o v e n i e n t e del sensor, es necesario la e x i_s_
tencia de una s e g u n d a señal que permita el paso de la señal
del reloj de p e r í o d o al. contador de p e r í o d o , su d u r a c i ó n CJD
- 28 -
-
r r e s p o n d e r á a l a m i t a d d e l p e r f o d o c o r r e s p o n d i e n t e a u n a r_e
v o l u c l ó n de motor y por l o m i s m o , su d u r a c i ó n será v a r i a b l e
e I n v e r s a m e n t e p r o p o r c i o n a l a la v e l o c-i dad del motor; es n_e_
c e s a r l o , por tanto, h a b i l i t a r la r e c e p c i ó n por parte del ci_r
c u l t o de control secuencia! l ó g i c o del s e g u n d o p u l s o de sen
sor, a c c i ó n que al p r o d u c i r s e d e t e r m i n a r á el fin de la dur_a
c l o n de esta s e g u n d a señal de h a b i l i t a c i ó n .
Una tercera señal s e . n e c e s i t a con el propósito de borrar el
contenido a c u m u l a d o en el contador del - d i v i d e n d o y
en
los
contadores del c o c i e n t e , a d e m á s de cargar los datos p r o v e nientes del contador d e p e r f o d o a la s a l i d a del contador dji_
vi sor
para N.
. •.
Se p r e c i s a una cuarta señal de h a b i l i t a c i ó n para proceder a
la obtención del cociente de la d i v i s i ó n ; esta señal p e r m i t i r á e l paso d e ' l o s p u l s o s d e reloj r á p i d o h a c i a l a entrada
del contador d i v i s o r para N, y h a c i a la entrada del contador
del d i v i d e n d o ; esta señal tiene una d u r a c i ó n fija d a d a
por
el número de p u l s o s de reloj r á p i d o , de los que c o n s i s t e el
dividendo,
d i v i d i d o , para
su frecuencia.
Una q u i n t a señal se u t i l i z a con el fin de carga-r los datos
a c u m u l a d o s en el contador del cociente al d e c o d i f i c a d o r , con
el fin de que la lectura de v e l o c i d a d a c u m u l a d a sea d e s p l e g a d a en l o s ' i n d i c a d o r e s .
Por ú l t i m o una sexta s e ñ a l , r e i n i c i a l i zaría todo el
proceso
- 29 - •
a fin de h a c e r l o r e p e t i t i v o .
Esto p r o v o c a que se muestre _u
na l e c t u r a . p o r cada r e v o l u c i ó n , lo c u a l p r o v o c a a altas
v_e
l o c i d a d e s un d e s t e l l o m o l e s t o a la v i s t a que i m p i d e l a apr_e
e l a c i ó n correcta de la l e c t u r a .
Con el fin de c o r r e g i r tal
s i t u a c i ó n , se debe d i s e ñ a r un c i r c u i t o que permita mantener
un~a d e t e r m i n a d a lectura por un t i e m p o a p r o p i a d o .
Puesto que se c o n s i d e r a que la parte más i m p o r t a n t e del c o ri_
tador i n v e r s o r de p e r í o d o es el. control s e c u e n c i a l l ó g i c o ,
se i n i c i a -el diseño del contador d e f i n i e n d o los elementos
componentes de tal c o n t r o l .
Ya que se necesitan
6 señales
s e c u e n c i a l e s que h a b i l i t e n los d i s t i n t o s pasos t e n d i e n t e s a
c o m p l e t a r el proceso de conteo, se e l i g e como u n i d a d ce'ntral
de control
un contador con 8 salida.s decodificadas CD4022
n u m e r a d a s de la cero a la siete- y que en lo 'posterior se Tes
l l a m a r á a las p r i m e r a s seis s a l i d a s a utilizarse es fados, con
su r e s p e c t i v o n u m e r a l ; a l g u n a s de sus c a r a c t e r í s t i c a s i m p o_r
tantes se i n d i c a n a c o n t i n u a c i ó n : sus ocho s a l i d a s decodif_i_
cadas se encuentran normalmente en cero l ó g i c o y c a m b i a n
a
uno l ó g i c o en su r e s p e c t i v o turno g u a r d a n d o estrictamente la
s e c u e n c i a a n o t a d a y s ó l o durante un c i c l o c o m p l e t o de l a s_e_
nal a p l i c a d a a la entrada de reloj.
Este c a m b i o se p r o d u c e
con el flanco p o s i t i v o de la señal a p l i c a d a a la entrada de
reloj s i e m p r e y c u a n d o la señal de h a b i l i t a c i ó n de reloj se
e n c u e n t r e en cero l ó g i c o .
Este contador se borra, es decir,
m a n t i e n e en l a - p r i m e r a 'salida d e c o d i f i cada, estado cero, un
uno lógico', m i e n t r a s se encuentre a p l i c a d o a su e n t r a d a
i n i c i a 1 i z a c i ó n u n u n o 1. ó g i c o .
de
- 30 -
Con este contador l o g r a m o s obtener las 'señales r e q u e r i d a s
de control; s i n e m b a r g o , se d e b e n procesar las d i s t i n t a s sjs
n a l e s tal que al ser a p l i c a d a s a la entrada de reloj del co£
tador I n d i q u e n c u a n d o debe c a m b i a r a uno l ó g i c o . c i e r t o est_a_
do una vez que la acción a s i g n a d a al estado a n t e r i o r ha
sj_
do c u m p l i d a . - Lo anterior se l o g r a r á - u t i l i z a n d o compuertas
l ó g i c a s las m i s m a s que tratarán las s e ñ a l e s de m o d o tal
de
garantizar la secuencia normal de los estados a fin de
1 1_e
var~a cabo todo el proceso de conteo.
Se I d e n t i f i c a n tres fuentes de d o n d e p r o v i e n e n l a s señales
a ser a p l i c a d a s al contador, una es la señal' p r o v e n i e n t e del
contador del d i v i d e n d-o a otra p r o v e n i e n t e del sensor
y
una
tercera que r e a l i m e n t a los demás estados que no i n g r e s a n en
las dos fuentes anteriores.
Por esta razón, se nece-sita u-
na compuerta l ó g i c a de tres entradas G 2 t i p o NAND CD4023 3
cuya s a l i d a se conecta a la entrada de reloj del. c o n t a d o r
CD4022.'
.
Se e l i g e como contador de período el c i r c u i t o i n t e g r a d o CD4040 el m i s m o que es un contador b i n a r i o de 12 b i t s acorde
con las e s p e c i f i c a c i o n e s de d i s e ñ o cuyas características más
importantes son el a v a n c e de una cuenta con 1 a - t r a n s i c i ó n
n e g a t i v a de cada p u l s o de reloj, el borrado de la cuenta a c u m u l a d a m e d i a n t e la a p l i c a c i ó n de uno l ó g i c o a la entrada
de i n i c i a l i z a c i ó n del contador i n d e p e n d i e n t e de la señal de
reloj, y la -entrada de reloj t i p o S c h m i t t - t r i g g e r . Dadas las
c a r a c t e r í s t i c a s de borrado del contador de per iodo je c o n e c t a
d i r e c t a m e n t e el estado cero del contador CD40ZZ a la entrada de i n i c i a l i zación
del contador de periodo.
El estado _u
no debe p e r m i t i r el paso de la señal del reloj de p e r i o d o al
contador respectivo, para lo que se u t i l i z a una compuerta G3.
tipo NAND de dos entradas a una de las c u a l e s se apl.ica&sta
señal de reloj y a la o.tra el estado uno; la s a l i d a de esta,
compuerta CD4093. se conecta a la entrada de reloj del c o n t_a
dor de período CD4040,
Para i m p l e m e n t a r el contador d i v i s o r para N 5 se u t i l i z a
un
contador q u e - c u e n t e ' h a c i a abajo desd'e el v a l o r de N el m i s mo que deberá p r o p o r c i o n a r una señal c a d a ' v e z que la cuenta,
l l e g u e a cero; y si s e - v u e l v e e l . p r o c e s o r e p e t i t i v o durante
un t i e m p o fijado por el .contador del d i v i d e n d o , se obtendrá
a la sal i d a . u n . n u m e r o . d e p u l s o s que representará la v e l o c i dad; m e d í da de un cierto motor. Como no existen contadores de
este t i p o con c a p a c i d a d . d e d o c e . b i t s que e s . l a e s p e c i f i c a ción de d i s e ñ o , se u t i l i z a n tres contado)- 1 es b i n a r i o s CD4-516
con la p o s i b i l i d a d de contar h a c i a abajo y con c a p a c i d a d . d e
cuatro b i t s cada • uno.'. Sus c a r a c t e r í s t i c a s p r i n c i p a l e s
son
las s i g u i e n t e s : .cuenta h a c i a abajo c u a n d o la entrada UP/DOWN
(U/D) se encuentra en c e r o ' l ó g r c o ; un uno l ó g i c o a la e n t r_a
d.a de carga de datos .permite que la información presente
a
las e n t r a d a s del contador p.asen a ' l a s s a l i d a s . d e l m i s m o , avanzan una cuenta con la transición p o s i t i v a de la .señal de.
reloj s i e m p r e que l a s entradas de' b o r r a d o , de h a b i l i t a c i ó n
para carga de datos (PE) y de Garry in (CI) se encuentren
en un cero l ó g i c o . D i c h o avance se i n h a b i l i t a cuando' c u a l -
- 32 -
q u i e r a de estas tres e n t r a d a s se e n c u e n t r a en uno l ó g i c o .
La señal de Carry Out (CO) normalmente se encuentra en
uno
l ó g i c o y pasa a cero l ó g i c o c u a n d o el c o n t a d o r a l c a n z a
su
cuenta m í n i m a , si la cuenta es h a c i a abajo, s i e m p r e que
en
la entrada CI se e n c u e n t r e un cero l ó g i c o .
se
El contador
borra a s i n c r ó n i c a m e n t e al a p l i c a r s e un uno l ó g i c o a la entra
da de b o r r a d o (R) .
Se d i s p o n e n los tres contadores en una c o n e x i ó n en p a r a l e l o
en la que a las entradas de reloj (CLK) se a p l i c a . , al m i s m o
tiempo y desde la s a l i d a de una compuerta G 4 de paso
N A N D CD4093, una señal común de reloj.
tipo
La s a l i d a ' C O del prj_
mer contador se conecta a l a entrada CI del s e g u n d o ; y su s_a_
l i d a CO a la entrada CI del tercero.
La e n t r a d a CI del prj_
mer contador se conecta a un cero l ó g i c o , de modo de
tener
s i e m p r e h a b i l i t a d o el paso de la señal de reloj a p l i c a d a al
primer contador.
La s a l i d a CO del tercer c o n t a d o r se
aplj_
ca al c o n t a d o r del c o c i e n t e y s i r v e p a r a g e n e r a r la
señal
de carga de datos que se a p l i c a en forma s i m u l t á n e a
a
tres contadores.
los
Dado que no es n e c e s a r i o , borrar la c u e n -
ta a c u m u l a d a en los c o n t a d o r e s , las e n t r a d a s de b o r r a d o
los tres contadores se conectan a un cero l ó g i c o .
de
Sus e n t r_a_
das se conectan de una manera ordenada a las salidas c o r r e_s_
p e n d i e n t e s del c o n t a d o r de p e r i o d o .
Puesto que no interesa,
en el proceso de d i v i s i ó n , l a . l e c t u r a que a p a r e c e a las
sja
11 das de los c o n t a d o r e s , éstas no se conectan a n i n g u n a
o-
tra parte del circuito.
- 33 -
Con el fin de asegurar una carga correcta de datos, se i m p l_e
menta la red m o s t r a d a en la f i gura 7, la m i s m a que nos
pe_r
mi te tener un p u l s o de carga de datos -con una d u r a c i ó n defj_
ni da por los v a l o r e s de R 2 y C 2 y 1 a u t i l i z a c i ó n de u n a c o j n
puerta G 5 ' t i p o N A N D S c h m i t t - t r i g g e r CD4Q93, a cuya entrada
restante se a p l i c a e l - e s t a d o 2 i n v e r t i d o por una compuerta
G 6 tipo N O T 74C04' p r o v e n i e n t e del control de secuencia
del
proceso., señal .que se encargará de la c a r g a i n i c i a l d e d a t o s
a las s a l i d a s de los contadores d i v i s o r e s para N.
Se l o g r a
manejar las señales d i s p o n i b l e s de modo tal que no se
p i e_r
dan p u l s o s de reloj en el proceso de carga de datos.
Vcc
R^: reloj rápido habilitado
C03
R•H
A
C2
"
T
PE
-
.
Estado 2
FIGURA 7.- Generación del pulso de carga de datos.
En d e t a l l e , el proceso se e x p l i c a de la s i g u i e n t e forma: co_
mo ya se m e n c i o n ó , - l a s señales de reloj -'^.habilitadas son
todas contadas por el p r i m e r contador d i v i s o r para N; el n\p_
mentó que su cuenta llega a cero.,» la señal CO del primer co_n_
tador se pone en cero l ó g i c o , señal que al estar conectada
a la entrada CI del s e g u n d o c o n t a d o r , p e r m i t e el paso del sj[
g u í e n t e p u l s o de reloj a los contadores 1 y 2s d e s h a b i l i t á _ n
dose el conteo de los s i g u i e n t e s p u l s o s por parte del cont¿
dor 2, d e b i d o a que la señal CO del p r i m e r contador sube
a
- 34 -
uno l ó g i c o , l u e g o de ser c o n t a b i l i z a d o el p u l s o de 'reloj c^
m ü n por los contadores 1 y 2 en forma s i m u l t á n e a ; el
momejí
to en que la cuenta de los dos primeros contadores divisores
para M l l e g a a cero, se p r o d u c e la h a b i l i t a c i ó n cor respond i e n t e para l a c o n t a b i l i z a r o n s i m u l t á n e a d e l próximo p u l s o
de- reloj por parte de los tres contadores, el momento en que
la cuenta de los tres contadores d i v i s o r e s para N l l e g a a' ce_
ro, se p r o d u c e el c a m b i o de la señal CO del tercer contador
la m i s m a que c a m b i a a c e r o _ y se m a n t i e n e en cero hasta
el
p r ó x i m o pulso de reloj, el m i s m o que h a r í a c a m b i a r la lectjj
ra de los contadores a su m á x i m a c a p a c i d a d . Si se desea ut i l i z a r la t r a n s i c i ó n _ n e g a t i v a de CO a fin de cargar 1 o s ' d_a_
tos a la s a l i d a de los contadores, sucede que no hay
form'a
de garantizar cierta d u r a c i ó n del p u l s o de carga de datos,
y con e l l o , una carga exitosa de los m i s m o s , d e b i d o a que
la r e a l i m e n t a c i ó n ejercida provoca un c a m b i o d e m a s i a d o rápj_
do sobre la señal CO m e n c i o n a d a , v o l v i é n d o l e a su estado no_r
m a l , es d e c i r a un uno l ó g i c o . En c a m b i o , al u t i l i z a r
su.
transición positiva con este fin, se pierde el pulso de reloj que c o i n c i d e con tal t r a n s i c i ó n , y..de esta forma, l a 1 e_c
tura de la frecuencia de rotación d e . u n motor t i e n e un cie_r
to error que es mayor'mientras más alta es la v e l o c i d a d "m_e
di da.
Por lo tanto, se debe, h a l l a r una señal que puede ser
la c o m b i n a c i ó n de otra's s e ñ a l e s con el p r o p ó s i t o de comandar
el i n i c i o del p u l s o de carga de datos garantizando una c i ej2.
ta d u r a c i ó n y la no perdí da de p u l s o s del reloj r á p i d o que
constituyen el d i v i d e n d o .
Esta señal se o b t i e n e a la s a l i -
da d e . u n a compuerta tip.o AND a cuyas e n t r a d a s se a p l i c a n la
serial CO del tercer contador i n v e r t i d a por una compuerta G 7
t i p o NOT 74CQ4 y la señal de reloj r á p i d o h a b i l i t a d a por Gij.
En la práctica la compuerta A N D se i m p l e m e n t ó con una t i p o
NAND CD4093 G 8 con su s a l i d a i n v e r t i d a por ana c o m p u e r t a G 9
tipo NOT 74C04.
D e b i d o a la s i m e t r í a de d i c h o reloj, la sjs
nal obten i da es un p u l s o p o s i t i v o el m i s m o que se i n i c i a con.
la bajada de la señal CO u t i l i z a d a a cero l ó g i c o y t e r m i n a . •
en la m i t a d de su período n o r m a l , que se presentaría en
so de no a p l i c a r s e n i n g ú n p u l s o de carga de datos.
c_a
Ahora,
se útil i z a - l a t r a n s i c i ó n n e g a t i v a de la señal así o b t e n i d a ,
para a c t i v a r l a r e d ' R - C encargada d e d a r l a . d u r a c i ó n
ade-
c u a d a al p u l s o de -carga de datos o b t e n i d o a la s a l i d a de • 1 a-.
compuerta G 5 t i p o NAND S c h m i t t - t r i g g e r u t i l i z a d a . .
C o n s i d e r a n d o como d u r a c i ó n a p r o p i a d a 'del p u l s o de carga
de.
datbSj'u.n 'tiempo de 250 n a n o s e g u n d o s , y - u n v a l o r de Vj,
de
9 v o l t i o s t í p i c o s , se procede al c á l c u l o de los valores
de
los componentes de la red R - C útil izando la e c u a c i ó n . 2.1,
i n d i c a d a en ..el numeral 2.2,1.
. '
•
Vrr
= t I JLn (- c
Vcc - VT+
~9 _ _ ' _ / !).. f
15
• = 250 x 10"'seg/-£n
(
'
15-9
= 273 n seg.
S-i se escoge para R 2 un v a l o r de '470 o h m i o s , entonces Cz debe^
rá.tener un v a l o r de 580 pi cofa r a d i o s ; se e l i g e un capacitor
- 36
de 560 p l c o f a r a d l o s , v a l o r comercial más cercano al c a l c u l _ a _
do.
Estos v a l o r e s r e d e f i n e n el tiempo de 'duración del . puj_
so de carga de datos; el m i s m o que será de 241 n a n o s e g u n d o s
v a l o r que se c o n s i d e r a a c e p t a b l e .
El. estado 2 3 además de dar el p r i m e r pulso de carga de datos
en .í£b-proceso de m e d i c i ó n , se encargará de borrar el conten^
do a c u m u l a d o en el contador del d i v i d e n d o y en el contador
del cociente p r e p a r á n d o l e s para c o n t a b i l i z a r n u e v a s lecturas
en sus reg.istros.
Este estado se r e a l i m e n t a a 1 a. entrada del
control de s e c u e n c i a , a fin de c o n s e g u i r 'el avance normal h_a
ciaelpróximoestado.
La impl ementaci on del contador del 'dividendo;, o sea, la co_n
tabi 1 i za-ci ón de 40.000 pul sos'de reloj rápido, se l o g r a utj_
1 izando un contador.di vi sor para 10 y un contador binario
de 12 bits.
Con el fin de i m p l e m e n t a r e l " contador d i v i s o r
para 10 se uti 1 iza. 1 a mitad del circuito integrado CD4518 3
el mismo que-.constituye .un' Contador BCD dual cuyas características p r i n c i p a l e s son: el incremento de la cuenta con la
t r a n s i c i ó n p o s i t i v a de la señal de 'reloj o con la transición
n e g a t i v a de l a señal a p l i c a d a a la entrada de h a b i l i t a c i ó n ;
cada contador es borrado a s i n c r ó n i c a m e n t e por un uno l ó g i c o
a p l i c a d o a la e n t r a d a - c o r respondí" ente.
Se u t i l i z a la t r a n s i c i ó n p o s i t i v a de la señal de reloj para
incrementar la cuenta del d i v i s o r para 10 u t i l i z a d o .
Se selecciona como contador binario de 12 bits el circuito
i n t e g r a d o C D 4 O 4 O , cuyas características p r i n c i p a l e s ya se
mencionar"an al h a b l a r del contador de p e r i o d o .
Dada su ca-
racterística de Incrementar la cuenta .con la t r a n s i c i ó n
n_e_
g a t i v a de la señal a p l i c a d a a su entrada de reloj, se u t í 1 j_
za la señal del b i t más. s i g n i f i c a t i v o p r o v i s t o por el cont_a
dor d i v i s o r para 10 a fin de tener una c o n t a b i l i z a c i ó n e x a_c_
ta de los '40.000 p u l s o s de reloj r á p i d o de los que c o n s i s t e
el d i v i d e n d o .
De esta forma, corresponde a la m i t a d del co_n_
tador CD4518 b r i n d a r la señal n e c e s a r i a , es decir un p u l s o
por cada 10 p u l s o s de reloj r á p i d o h a b i l i t a d o s por 64; y, c_p_
rresponde al contador CD4040 la c o n t a b i l i z a c i ó n de 4000 puj_
sos p r o v e n i e n t e s del contador d i v i s o r para 10.
Con
el fin
de d e t e r m i n a r el momento en que s e _ a l c a n z a d i c h a c u e n t a , se
u t i l i z a n seis s a l i d a s del c o n t a d o r . b i n a r i o , las m i s m a s que
son a l i m e n t a d a s a una compuerta G 10 .tipo N A N D de 8 entradas
74C30 para l o g r a r su detección., y su sal i da se conecta a la
entrada c o r r e s p o n d i e n t e de la compuerta G 2 N A N D -de tres ent r a d a s - l a m i s m a , que provee las - s e ñ a l e s para el c a m b i o de e_s_
tado del contador CD402Z.
El • estado 3 h a b i l i t a , a través de la compuerta G4 N A N D tipo
Schmitt - trigger CD4093, el paso de la señal de reloj r á p i do a la entrada del contador d i v i s o r para N 5 as.í como
entrada del c o n t a d o r d i v i s o r para 10.
Su d u r a c i ó n será
'40.000 veces el período de la señal del reloj r á p i d o .
a la
de
A d_e
más, para que no se i n h a b i l i t e el paso s e c u e n c i a l de los e_s
tados, se co.necta e l - estado 3 a las entradas restantes, de la
compuerta G 1 0 N A N D de 8 e n t r a d a s ; de'esta forma se c ú m p l e l a
- 38 -
r e a l i m e n t a c i ó n de este estado.
El c o n t a d o r del c o c i e n t e c o n t a b i l i z a los p u l s o s p r o v e n i e n t e s
de la s a l i d a del contador d i v i s o r para N.
Puesto que la s_u_
ma total corresponderá a la frecuencia de rotación del motor
e n - r e v o l u c i o n e s por m i n u t o , y dado u n í T m i te s u p e r i o r de 230
R P M j se n e c e s i t a n tres contadores BCD;- para tal efecto se _u_
til iza la mitad sobrante del contador CD4-518 e m p l e a d o en el
contador del d i v i d e n d o , a más de otro contador CD4518 complj^
to cuyas características ya se m e n c i o n a r o n anteriormente.
Se d i s p o n e n - las entradas del p r i m e r contador de modo tal que
incremente su cuenta con la t r a n s i c i ó n n e g a t i v a de la señal
p r o v e n i e n t e del contador d i v i s o r para N; y las entradas-.del
segundo y tercer contador de modo tal que -incrementen sus
'cuentas respectivas con la transición negativa del bit
más
s i g n i f i c a t i v o del p r i m e r y s e g u n d o contador, r e s p e c t i v a m e n te.
-
-•
.
Puesto que a la s a l i d a de los contadores B.CD se d i s p o n e
la lectura de v e l o c i d a d en b i n a r i o , lo más conveniente
procesar tal l e c t u r a . d e modo que p u e d a ser c o m u n i c a d a y
t e n d i d a por un ser h u m a n o .
de
es
e_n
La manera más d i f u n d i d a para bn_n
dar una c l a r a a p r e c i a c i ó n de la lectura es la que u t i l i z a i_n
dicadores compuestos de d i o d o s emisores de l u z , los
mismos
que se encuentran dispuestos en siete segmentos suficientes
para l o g r a r los propósitos deseados.. Pero p r e v i a m e n t e ,
d_e
be h a b e r la c o n v e r s i ó n de la lectura en BCD a siete s e g m e n tos.
Esto se l o g r a d e c o d i f i c a n d o di.cha l e c t u r a , y puesto que
- 39
-
..
son tres los contadores BCD que contienen tal lectura, serán
n e c e s a r i o s tres d e c o d i f i c a d o r e s y, o b v i a m e n t e , tres i n d i c a dores a siete segmentos.
circuitos integrados
Como decodif.i cadores e l e g i m o s los
CD4511 5 cuyas p r i n c i p a l e s caracterís-
ticas son las s i g u i e n t e s : proveen la o p c i ó n de almacenan! i e_n_
to de 4 b i t s , d e c o d i f i c a n la señal BCD a siete segmentos
y
t i e n e n la c a p a c i d a d de manejar una mayor c a n t i d a d d e c o r r i e_n
te a la s a l i d a .
A d e m á s , ofrecen una entrada para p r u e b a de
las l á m p a r a s , otra para a p a g a r o m o d u l a r por p u l s o s -la inte_n
s i d a d de los i n d i c a d o r e s , y una tercera para a l m a c e n a r
c i erto códi g o B C D .
.
un -
.
Estos d e c o d i f i c a d o r e s p e r m i t e n al u t i l i z a r la entrada de h_a
b i l i t a c i ó n de registros, el a l m a c e n a r - c i e r t a l e c t u r a por un
determinado período de tiempo; esta señal será provista por
un c i r c u i t o a u x i l i a r / la m i s m a que será c o m a n d a d a por el e_s_
tado 4 del control de s e c u e n c i a s ; este estado además se re^
limenta en forma tal que permite el paso al siguiente
do en la s e c u e n c i a a s e g u i r s e .
es.t_a_
Los d e c o d i f i c a d o r e s CD4511
tienen a sus s a l i d a s transistores b i p o l a r e s i n t e g r a d o s , los
mismos que les permiten proveer la corriente necesaria y s_u_
ficiente para encender directamente los i n d i c a d o r e s .
Dada
esta característica,.se d e f i n e n , los i n d i c a d o r e s , como de . tj_
po cátodo común conectado a tierra y cuyos ánodos van cone£
'tados a sus r e s p e c t i v a s s a l i d a s p r o v e n i e n t e s de los d e c o d i ficadores a través de resistencias las mismas que polarizan
y l i m i t a n la corriente que atravieza por cada segmento
losindicadoresrespectivos.
de
40 -
Otra característica i m p o r t a n t e de los d e c o d l f i c a d o r e s es su
c a p a c i d a d p a r a . p r o v e e r una corriente de s a l i d a m á x i m a de 25
m i l i a m p e r i o s si su s a l i d a se encuentra en uno l ó g i c o .
Se e l i g e n los i n d i c a d o r e s 5082-7760 e s p e c i a l m e n t e por s u t_a_
maño, pues se c o n s i d e r a c o n v e n i e n t e a fin de p e r m i t i r
una .
c l a r a a p r e c i a c i ó n de l a - l e c t u r a d e s p l e g a d a , i n c 1 u s i v e a c i e_r
ta d i s t a n c i a .
Sus características p r i n c i p a l e s son las
si-
guientes: un alto de los dígitos de aproximadamente 10 mi l_í
metros, son de -tipo cátodo c.omún, tienen una c a p a c i d a d máxj_
ma para soportar corriente continua de 25 m i l i a m p e r i o s
por
segmento, c o i n c i d e n t e con el v a l o r de corriente m á x i m a
que-
proveen los d e c o d i f i c a d o r e s , y tienen un v a l o r de voltaje
directo típico de 1.6 voltios, con una corriente directa
de
20 m i l i amper i os .
Se procede al c á l c u l o - d e 1 as., res i stenci as de pol a r i z a c i o n de
los i n d i c a d o r e s para lo cual se u t i l i z a la e c u a c i ó n 2.2, t£'
mando como-datos la corriente directa a través de cada
se£
mentó de .un v a l o r de 16 m i l i a m p e r i o s , el voltaje de s a l i d a
en uno l ó g i c o del d e c o d i f i c á d o r de 14 v o l t i o s y la caí da' de
v o l t a j e - d i recto de 1.7 v o l t i o s típicos sobre cada
- VF
JF
16
769 n
•
•
'
'' "
'
segmento.
'(2.2)
- 41
El
v a l o r más cercano a 'ser u t i l i z a d o es el de 750 o h m i o s , 4
vatio,, que.redefine la corriente di recta en 16.4 mi 1 i amperi os .
Estas r e s i s t e n c i a s , en numero de 21., van a interco-
nectar las s a l i d a s de los decodificadores,
con los ánodos de
j
los i n d i c a d o r e s . •
La señal que conectada a .1 a entrada de h a b í 1 i tac i on de regij_
tros de los d e c o d i f i c a d o r e s permite d e s p l e g a r una lectura
durante un d e t e r m i n a d o .tiemp.o, se genera con la u t i l i z a c i ó n
de la m i t a d del c i r c u i t o i n t e g r a d o LM 556, el m i s m o que co_n_
tiene a dos c i r c u i t o s LM 555 d e . a m p l i a
u t i l i z a c i ó n en va-
r i a d a s a p l i c a c i o n e s . Este c i r c u i t o i n t e g r a d o p u e d e operar
como un m u í ti vi orador m o n o e s t a b l e y g e n e r a r retardos estab l e s de tiempo;, y como un m u l t i v i b r a d o r a e s t a b l e y ser
us_a_
do como un o s c i l a d o r . • Los n i v e l e s de. umbral y .de d i s p a r o
son n o r m a l m e n t e dos t_ercios y un tercio de Vcc s r e s p e c t i v a mente.
C u a n d o la entrada de d-isparo es menor que el ' n i v e l •
de d i s p a r o , la s a l i d a se pone 'en uno l ó g i c o .
C u a n d o la
e_n
trada de u m b r a l supera el n i v e l de u m b r a l , la s a l i d a se
p_o
'ne en cero l ó g i c o , proveyéndose a la vez una vía de baja i ni
pedancia entre el terminal de descarga y tierra..
Para la
presente api i cae ion será u t i l i z a d o en o p e r a c i ó n m o n o e s t a b l e ;
el circuito.correspondí ente se mués t r a e n , la figura 8.
El circuito indicado produce un ancho de pulso de s a l i d a i_n
d e p e n d i e n t e de la señal de e n t r a d a y. c o n t r o l a d o por la con_s_
tante de tiempo R^.'C^. P r e v i o a la t r a n s i c i ó n n e g a t i v a
p u l s o de e n t r a d a , el c a p a c i t o r C^ se m a n t i e n e d e s c a r g a d o
del
y
]a s a l i d a en bajo.
15 V
.(4)
(6)
INPUT*
RESET
TRG
L
(14)'
Vcc
R,
(5)
-
. OUTPUT
OUT
iLM556 DSC(D
(3)
c.v. •
THR
(2)
• ' GN D
0.01viF = r C 3
. i">. •
= CV
FIGURA 8.- Circuito para, operación monoestable-.
La a p l i c a c i ó n de 'la t r a n s i c i ó n n e g a t i v a del p u l s o de dispa-'
ro a la entrada pone a la sal i d a ' e n " a l t o y p e r m i t e ' l a c a r g a del c a p a c i t o r C^ a través de R 4 con una constante de t i e m p o
T = Rit.C^.
Cuando el voltaje sobre el. capacitor alcanza el/
n i v e l de umbral el capacitor se descarga y la s a l i d a se
ne en un n i v e l bajo.
La operación m o n o e s t a b l e
se
p_o
inicia
cuando la transición n e g a t i v a . del v p u l s o de e n t r a d a . a l c a n z a
.el n i v e l .de d i s p a r o .
Una vez i n i c i a d o , el i n t e r v a l o de.tiejn
po será compléta.d.o a pesar de 'que nuevos pulsos de disparo
ocurran durante el i n t e r v a l o de tiempo.
. .
Dado q u e . l a s a l i d a de este circuito será u t i l i z a d a como entrada de h a b i l i t a c i ó n de r e g i s t r o s - d e l o s d e c o d i f i c a d o r e s ,
es. necesario fijar el tiempo de carga del capacitor ' en - el'
tiempo que se p r e c i s a 'retener,una d e t e r m i n a d a l e c t u r a - e n 1 os
i'ndicadores.
Este t i e m p o por razones prácticas se fija
en
un' s e g u n d o , t i e m p o q u é asegura u n a a d e c u a d a p e r c e p c i ó n d é l a
- 43
lectura, desplegada en los
Rif Y Cf
se
indicadores.
P a r a el c á l c u l o d e
u t i l i z a la e c u a c i ó n 2 . 1 . i n d i c a ' d a en el
numeral
2.2.1.
= t / ¿n
Vcc - ~ Vcc
=
1 seg / £n 3
-
0.9-1 seg.
Si para C - se escoge- un v a l o r de 4.7 m i c r o f a r a d l o s s el valor
de R
d e b e ser de 194 k i l o - o h m i o s que m a n t e n d r á la s a l i d a
del c i r c u i t o m o n o e s t a b l e en un n i v e l alto durante un segundo.
El v a l o r comercial más cercano que existe en el mercado
es. de 180 K i 1 o - o h m i o s , el m i s m o que
redefine la d u r a c i ó n en
un n i v e l alto de l a s a l i d a del c i r c u i t o ' m o n o e s t a b l e a un v_a
lor de 0.. 93 s e g u n d o s , a c e p t a b l e puesto que "no es crítico.
Ya que la lectura retenida en los i n d i c a d o r e s durante
este
t i e m p o por los decod.ificadores es la presente a sus entradas
durante la t r a n s i c i ó n p o s i t i v a de la señal de h a b i l i t a c i ó n
de sus r e g i s t r o s , se escoge como señal de entrada el estado
4 i n v e r t i d o por una compuerta G^ - t i p o NOT 74C04, ya q u e c u a n d o este se ponga en cero l ó g i c o se tiene la certeza
de
que la l e c t u r a a mantenerse d e s p l e g a d a será va / lida puesto
que se habrá c o m p l e t a d o todo el proceso de m e d i c i ó n .
El e_s
tado 4 se r e a l i m e n t a a d e c u a d a m e n t e a la entrada del contador
controlado^
de s e c u e n c i a , de forma tal que el estado 5 adojp
te un v a l o r de uno l ó g i c o , el m i s m o que se r e a l i m e n t a a - la
•
.
• - 44 -
entrada de borrado de] m'i s m o contador para I n i c i a l Izar
proceso y comenzar un n u e v o c i c l o de m e d i c i ó n ,
el
Corno tal e_n
trada de b o r r a d o sirve para i n h a b i l i t a r todo el proceso, se
utiliza una compuerta G12 tipo OR 74C32 a cuyas entradas 'se
conectan la señal p r o v e n i e n t e de la compuerta 61 que p r o v e e
el tiempo de .retardo i n i c i - a l 5 y el estado 5; su s a l i d a
se.
conecta a la entrada de -borrado del contador CD4022.
.Para Implementar la r e a l i m e n t a c i ó n de los -estados 2 y 4
se
utilizan tales estados i nvertidos d i s p o n i b l e s a l a s a l i d a de
G e y GH conectados a las entradas de una compuerta G 1 3 t i p o
NAND CD4093 cuya s a l i d a se. conecta a la entrada de otra eom_
puerta G 1 4 'del mismo tipo de G13. utilizada para garantizar
el paso s e c u e n c i a l de los estados con l a - s e n a l de reloj
rá_
p i d o a p l i c a d a a su otra entrada., indi rectamente se provoca
la fijación del tiempo de duración del estado 4.
La salida
de GII* se conecta a la entrada c o r r e s p o n d i e n t e de la compue£
ta G 2 c o m p l e t á n d o s e así la r e a l i m e n t a c i ó n de los estados
.y 4.
2
La realimentación de los estados cero y uno se reali-
zará u t i l i z a n d o la entrada de la compuerta G¿. c o r r e s p o n d í e_n
te a los pul sos'provenientes del sensor, y será detallada en
el punto 2.3, q.ue trata sobre el sensor.
La tabla 2 a presentada a continua clon,.muestra las activid^a
des a s i g n a d a s a los d i s t i n t o s estados' ú t i l izados y el momeji_
to en el ciral termina su f uncí ó'n.
El i n i c i o de los estados no se muestra p u e s t o q u e c o i n c i d e n .
- 45 -
c o n l a t e r m i n a c i ó n d e l a f u n c i ó n d e l e s t a d o p r e v i o respectj[
vamente.
ACCIÓN
ESTADO
CERO
UNO
DOS
FINALIZA
'.
Borra el contenido del co_n_
Al llegar el primer pulso
tador de periodo.
de muestra del sensor.
Habilita la contabilizaron
Al llegar el segundo pulso
del reloj de período.
de muestra del 'sensor.
Borra los contadores del cp_
Al cumplirse su réaVimenta^
'cíente y del d i v i d e n d o , y
ción al contador de esta-
carga los datos a las salj_
dos.
das del contador d i v i s o r p_a_
ra N.
TRES
CUATRO
Habilita la contabilizaron
Luego de 40.000 pulsos de
del reloj r á p i d o .
reloj rápido'.
Carga la lectura de velocj_
Luego de medio período de
dad a los indicadores a 7
reloj rápido aproximadame_n_
segmentos.
te.
I n i c i a l iza el proceso.
Al borrarse el contador
de estados.
TABLA 2.- Actividades y duración de los estados.
C o n . e l fin de determinar el l í m i t e s u p e r i o r de 230 R P M , se
u t i l i z a u n a c o m p u e r t a G1 5 t i p o N A N D d e t r e s e n t r a d a s C D 4 0 2 3
l a m i s m a .que e s t a r á c o n e c t a d a p e r m a n e n t e m e n t e a L a s s a l i d a s
de los contadores del c o c i e n t e a fin de d e t e r m i n a r la l e c t u
- 46 -
ra de 240 R P M, v a l o r que provee un cierto m a r g e n para a s e g_u_
rar una o p e r a c i ó n c o n f i a b l e al l i m i t e s u p e r i o r de 'diseño, ja
si" como, f a c i l i t a su detección puesto que se necesitan
camente dos señales con este fin.
ún_i_
La tercera entrada s e ' c_o
nectará a uno l ó g i c o p r o v i s i o n a l m e n t e .
De la m i s m a forma se p o d r í a proceder con el fin de determinar el l i m i t e i n f e r i o r , pero este control f u n c i o n a ü" n i c a m e_n_
te cuando se completa n o r m a l m e n t e el proceso, es d e c i r , cuají
do se receptan por lo menos un par de señales p r o v e n i e n t e s
del sensor y si la lectura d e ' v e l o c i d a d se encuentra
sobre
el límite inferior del contador.
forma
Es decir que', esta
de detección no daría a v i s o a l g u n o s i , por ejemplo, l l e g a _u_
n a - s o l a señal p r o v e n i e n t e del sensor que i n d i c a r í a el i n i c i o
de la m e d i c i ó n del período a d e t e r m i n a r s e , y no l l e g a la'sj_
g u í e n t e , , o sea la que i n d i c a el fin de la medición -del perí_o_
do y el i n i c i o de su p r o c e s a m i e n t o ; • además, si la v e l o c i d a d
a m e d i r s e fuera menor al l í m i t e inferior fijado por el dis_e
ñ o , . l a c a p a c i d a d del contador de período sería
sobrepasada
y la lectura ob-tenida al procesar tal m e d i d a sería t o t a 1 m e_n
te errada.
Por lo' tanto, se diseña un circuito detector de
p é r d i d a de un p u l s o , el mismo que deberá i m p e d i r que el cojí
tador de p e r í o d o sobrepase su c a p a c i d a d m á x i m a , o sea,
que
se produzcan l e c t u r a s 'falsas o dar a v i s o c u a n d o no l l e g u e n
p u l s o s p r o v e n i e n t e s del sensor utiliza'do.
Para el efecto
se u t i l i z a la m i t a d restante del c i r c u i t o integrado LM 556
con la c o n f i g u r a c i ó n mostrada en la figura 9.
- 47 -
15 V
- • I"
rt
ti
C7
1
1
(10)
(14)
RESET - Vcc
T (78) TRG
JL_
2^
(U)
r.
O.Ol^Fj-
(9)
OUT
M^íñ
r v
i
_
LDl^
5(
OUTPUT
rL
UoL.
THR
J
R6
(13)
H>l—
(12)
DI
GND
r>
1(7)
_j—
"-1
—
. _r r
FIGURA 9,- Detector de pérdida de un pulso.
El circuito i n d i c a d o p u e d e ser u t i l i z a d o para detectar la pé_r
d i d a de un p u l s o o un anormal e s p a c i a m i e n t o entre p u l s o s coj^
secutivos en un tren de p u l s o s .
U t i l i z a una c o n f i g u r a c i ó n
m o n o e s t a b l e . c u y o i n t e r v a l o de t i e m p o es continuamente
redij>_
parado por el tren de p u l s o s de entrada m i e n t r a s su espaci_a
miento sea menor que el i n t e r v a l o de t i e m p o - d e l c i r c u i t o en
mención.
Se- provee de un c a m i n o alterno de descarga del c_a_
pacitor a través de un transistor.
Un e s p a c i a m i e n t o
mayor
entre p u l s o s , la p é r d i d a de un p u l s o o el fin del tren
de
p . u l s o s - p e r m i t i r á que el i n t e r v a l o de t i e m p o se complete
pro
v o c a n d o que la s a l i d a se p o n g a en un n i v e l bajo.
Inclusive
s i n o l l e g a ni u n solo p u l s o , s e detecta esta a n o r m a l i d a d
m a n t e n i e n d o en un n i v e l bajo su s a l i d a .
Las características
de los p u l s o s que se a p l i c a n a la entrada de este, c i r c u i t o ,
son las s i g u i e n t e s :
deben tener una f r e c u e n c i a i g u a l a
la
- 48 -
q u e p r e s e n t e n l o s p u l s o s p r o v e n l e n t e s . d e l sensor, d e b e n s e r
pul sos. n e g a t i v o s con un n i v e l inferior menor al n i v e l de di_s_
paro del LM 556 y con un.o superior mayor al n i v e l de
respectivo.
umbral
Sin e m b a r g o , el n i v e l i n f e r i o r m i e n t r a s más b_a
jo se e n c u e n t r e mejor para nuestra a p l i c a c i ó n .
Esta
señal
de- d i s p a r o será o b t e n i d a al tratar a d e c u a d a m e n t e los p u l s o s
p r o v e n i e n t e s del sensor.
Se i m p l e m e n t a una señal v i s u a l que
nos i n d i c a r á cuándo se produce un pulso de sensor aún
cua_n_
do el motor no hay*alcanzado su v e l o c i d a d n o m i n a l o después
d e - h a b e r s e - a c t i v a d o la.s p r o t e c c i o n e s hasta que tal motor se
detenga.
Con este p r o p o s i t o se conecta el á n o d o de un
dijD
do de luz a m a r i l l o LD1 a Vcc y su cátodo a través de una r^
sistencia R 6 de 750 o h m i o s s i vatio, l i m i t a d o r a de corriente
al emisor del trans.i stor T uti 1 i zado .
Este i n d i c a d o r es muy ú t i l ya que p e r m i t e detectar un. probl_e_
ma en la. g e n e r a c i ó n de los p u l s o s p r o v e n i e n t e s del sensor,
aún antes de que se presente la primera lectura de velocidad
enlosindicadores.
Para e v i t a r que 1 a " - c o r r í ente a través del d i o d o emisor
de
luz p r o v e a una corriente a d i c i o n a l de carga para el c o n d e n sador C 5 se conecta un diodo entre el emisor del transistor
T y las entradas
de descarga y u m b r a l que -se m a n t i e n e n
c£
nectados a la red R s - C 5 .
Si se c o n s i d e r a un n i v e l bajo de la señal de e n t r a d a c o r r e_s
pondiente, de 1.7 v o l t i o s » una caída de voltaje del mismo
49 -
v a l o r sobre el diodo emisor de luz útil Izado y tomando en
cuenta ,1a caída de v o l t a j e ' e n - l a juntura b a s e - e m i s o r
del
t r a n s i s t o r u t i l i z a d o , se o b t i e n e una c.orrlente a través del
LED de a l r e d e d o r de 15 mi 11 amperlos sufleí entes para conseg u i r una s e ñ a l i z a c i ó n c l a r a m e n t e a p r e c l a b l e de
los . p u l s o s
p r o v e n l e n t e s del sensor.
El transistor T.a u t i l i z a r s e d e b e ser t i p o PNP con una c a p_a
el dad m á x i m a de corriente por el colector de por lo menos
30 .mili a m p e r i o s .
El -.transí stor s e l e c c i o n a d o es el 2N4-04 que
además de c u m p l i r con las e s p e c i f i c a c i o n e s , es de g e r m a n i o3
por lo cual el v o l t a j e directo en la juntura emisor - base es
m e n o r y se p u e d e l o g r a r una mejor d e s c a r g a del c a p a c i t o r C5.
El d i o d o de - p r o t e c c i ó n DI a ser colocado entre el c a p a c i t o r
C 5 y el emisor
del t r a n s i s t o r T debe soportar un voltaje i_n
verso de por lo menos -15 voltios y tener una corriente
i_n
versa .pequeña de m o d o - t a l que no afecte la carga normal del.
c a p a c i t o r u t i l i z a d o en el c i r c u i t o detector de p é r d i d a de un
pulso.
Se e l i g e el diodo 1N4-56, cuyas p r i n c i p a l e s caracte-
rísticas son las s i g u i e n t e s : un voltaje i n v e r s o de r u p t u r a
de 3 0 . v o l t i os, una corriente i n v e r s a m á x i m a de 25 n a n o a m p e rios a 25 voltios,' una corriente directa de 40 ,mi 1 i amper i os
y un v o l t a j e de 1 v o l t i o directo.
C u á n d o se toma en cuenta el c i r c u i t o c o m p l e t o con las consj_
d e r a c i o n e s a n o t a d a s , se encuentra que para el c á l c u l o de R 5
y C 5 se d e b e c o n s i d e r a r un voltaje dé p e d e s t a l Vp de2.6 vo'J_
- 50 -
tíos a p a r t i r del cual se cargara el condensador hasta
el
voltaje de umbral d'e 10 v o l t i o s , en un tiempo t de 3 s e g u n dos que c o r r e s p o n d e
mínima a medirse.
a la m i t a d del pe'rTodo de la v e l o c i d a d
Se procede a d e t e r m i n a r R 5 y C 5 utiliz.ají
do la e c u a c i ó n 2.3 S mostrada a c o n t i n u a c i ó n :
-t/R 5 C 5
Ve - Vp - (Vcc - Vp) (1 - e
)
(2.3)
Vcc-'Vp
= t/£n
F
Vcc - £ Vcc
= 3 /¿n
5
- 3 . 3 seg.
Si se s e l e c c i o n a el. v a l o r del c a p a c i t o r C 5 de 4.7 mi c r o f a r a_
d i o s s la resistencia R 5 tomaría el v a l o r de 703 K i l o - o h m i o s ;
v a l o r que se c o n s i g u e con una resistencia de 680 Kilo-.ohmios
en serie con un potenciómetro Pl de 100 K i l o - o h m i o s , el que
p e r m i t i r á c a l i b r a r -§~>, r^:>v-:^ el i n t e r v a l o de t i e m p o de forma
tal que p e r m i t a controlar el l í m i t e inferior del contador.
C u a n d o se detecte a l g u n a anormal i dad l a - s a l i d a del c i r c u i t o
detector bajará a ce.ro v o l t i o s .
Para i n h a b i l i t a r esta señal"
en el momento de a r r a n q u e del motor' c o n t r o l a d o , se u t i l i z a
una compuerta G 16 -tipo OR 74C32 a cuyas entradas se
conec-
tan la s a l i d a del c i r c u i t o detector de p é r d i d a de un p u l s o y
l a s a l i d a d e Gi q u e m a n t i e n e u n u n o l ó g i c o a l a
salida
de
GIS mi entras dure el t i e m p o de retardo d a d o por el c i r c u i t o inicia'dor de tiempo de control.
- 51 -
La red compuesta por R 7 , C 7 y D 2 p e r m i t e detectar un estado
de error c u a n d o el motor no haya arrancado y e ! sensor
se
m a n t e n g a frente al disco metal Ico p e r t u r b a d o r ,
que
puesto
R 7 y C 7 constituyen un c i r c u i t o d i f e r e n c i a d o r , p r o v e e r á a l a
entrada de d i s p a r o de un p u l s o por cada t r a n s i c i ó n de la s_e
nal a p l i c a d a . a la e n t r a d a - d e todo el c i r c u i t o , es decir
generan p u l s o s - n e g a t i v o s y p o s i t i v o s con la
se
característica
de que estos ú l t i m o s s u p e r a n en varios v o l t i o s el voltaje de
.fuente.de a l i m e n t a c i ó n , por lo que se u t i l i z a - el d i o d o D 2 á
fin de proteger -el - c i r c u i t o LM 556 u t i l i z a d o , o b t e n i e n d o 'sj5
lo p u l s o s n e g a t i v o s ú t i l e s los m i s m o s que deben tener un nj_
ve! bajo Inferior al. nlvel'.de d i s p a r o .
Lo's v a l o r e s de
0.1'
m i c r o f a r a d l o s y 120 K l l o - o h m l o s a s e g u r a n tal c o n d i c i ó n .
Para c o m p l e t a r el c i r c u i t o d e ' t i e m p o » se procede a ' d i señar •
las señales de reloj necesarias, para el pro.ceso de m e d i c i ó n
de la v e l o c i d a d . Se ut i 1 i za." u n " osci 1 ador cuya configuración
se muestra e n . l a figura '10."
. SALIDA
FIGURA 10.- Oscilador de tres compuertas.
- 52 -
C u a l q u i e r t i p o d e compuertas Inversoras p u e d e n u t i l i z a r s e ,
se e l i g e n .tres compuertas G 17 ,. G18 y G Í9 t i p o NOT 74C04. Se
utiliza la relación dada por el fabricante para el caso
en
que RA sea i g u a l a R B e i g u a l a R; f = 0 . 5 5 9 / R C . (6)
Para el reloj de período se fijó una. frecuencia de 1333.33
Hz y si se escoge para C un v a l o r de 10 n a n o f a r a d i o s , e n t o j]_
ees R
deberá t.ener un valor de 42 Kilo-ohmios'.
Por consi-
deraciones prácticas se u t i l i z ó un v a l o r de 36 K i l o - o h m i o s
para Rg y 33 K i l o - o h m i o s en ser i e con un potenciómetro P2 de
5 K i l o - o h m i o s para R¿,
El potenciómetro p e r m i t i r á fijar con
exactitud el v a l o r de la frecuencia- del reloj de p e r i o d o .
En el circuito del reloj de "período implementado C 8 toma el
v a l o r de C, R 8 el de R¿ y R 9 el de Rg.
.
Para el diseño del reloj rápido, primero se d e t e r m i n a el l_í
mite mínimo que debe t e n e r - s u frecuencia para c u m p l i r
los distintos requerimientos del contador.
con
Tal 1 imite-se d_e_
termina c o n s i d e r a n d o la d u r a c i ó n m á x i m a 'que podrían
tener-
los d i s t i n t o s estados con la excepción del estado 1, consi-.
derando cierta h o l g u r a como margen de s e g u r i d a d .
Se a s i g n a
una d u r a c i ó n m á x i m a de un- período de reloj, r á p i d o para
ca^
da uno de los estados O, 2, 4 y 5; a la que se .suma la dur_a
ción de 40.000 p u l s o s de reloj r-ápido c o r r e s p o n d i e n t e al ejs_
tado 3,
Se debe aclarar que la d u r a c i ó n de un p u l s o de . r_e_
loj r á p i d o para el .estado O,,es una duración m í n i m a en,el lj[
mite superior de v e l o c i d a d , y que su d u r a c i ó n será mayor
a
medida que la v e l o c i d a d disminuya, puesto que representa la
53 -
d i f e r e n c i a que existe entre el sem i período de la señal de e_n
t r a d a ,. o sea la s e p a r a c i ó n entre dos seríales p r o v e n i e n t e s del
sensor, y el t i e m p o tomado para procesar tal i n f o r m a c i ó n por
l o s restantes estados con e x c e p c i ó n del estado 1.
T o m a n d o en c u e n t a todas las c o n s i d e r a c i o n e s m e n c i o n a d a s , se
d e f i n e e l l í m i t e m í n i m o - d e f r e c u e n c i a d e l reloj r á p i d o como
40004 p u l s o s de reloj q u e d e b e n . p o d e r ser c o n t e n i d o s dentro
de un semi p e r í o d o " de señal de entrada c o r r e s p o n d i e n t e a 240
R P M ; todo lo cual f i j a u n v a l o r de 320032 Hz como l í m i t e mj_
nimo de f r e c u e n c i a de la s e ñ a l de reloj r á p i d o .
Se d i s e ñ a el reloj r á p i d o con un v a l o r de frecuencia de
330.000 H z ' u t i 1 izando la r e l a c i ó n i n d i c a d a en el diseño del
reloj de período.
Si se e s c o g e . p a r a C el v a l o r de 1 nanofa_,
r a d i o , el v a l o r de R deberá ser de 1.6"9 K i l o - o h m i o s . Se utj_
liza un v a l o r de 1.6 K i l o - o h m i o s para el efecto.
En el ci_r
cuito de reloj r á p i d o i m p l e m e n t a d o , el' v a l o r de R que es i g u a l a R/\ R B corresponde al v a l o r de R10 u t i l i z a d o , y
v a l o r de C corresponde al v a l o r de C 9 ' .
-el
Las compuertas utj_
l i z a d a s en su i m p l e m e n t a c i ó n son 3 tipo NOT 74C04 G 20 > G z l y
G22 .
La-s señales de reloj, a s í ' o b t e n i das, se api i c a n . a las
entradas d e ' l a s c o m p u e r t a s correspondientes para, corríplemen-"
tar el f u n c i o n a m i e n t o del c i r c u i t o . d e t i e m p o d i s e ñ a d o .
2.2.3. D I S E Ñ O DEL C I R C U I T O C O M P A R A D O R . '
Este c i r c u i t o compara -la l e c t u r a de v e l o c i d a d en r e v o l u c i o -
-54
oes por m i n u t o , obten Ida; a la s a l i d a del c i r c u i t o de tiempo,
con u n . v a l o r prefijado, de v e l o c i d a d que correspondería a un
l í m i t e inferior.
C u a n d o l a lectura a l c a n c e el 1 imite i m p u e s t o o si éste .es'me
ñor al i n d i c a d o l i m í t e n s e r e q u i e r e una señal a la s a l i d a de
tal circuito que i n d i q u e la anomalía mencionada.
• . •
Dado que la o b t e n c i ó n de la lectura de ve Toe i dad- compre n-d e
la u t i l i z a c i ó n ' d e tres contadores BCD a cuyas s a l i d a s se e_n_
cuentra el v a l o r de la v e l o c i d a d m e d i d a en b i n a r i o , se sele_c_
c l o n a n tres comparadores de m a g n i t u d de 4 b i t s MC14585
cu- -
yas p r i n c i p a l e s características son las siguientes:, tiene 8
entradas de comparación, tres entradas para conexión en ca_s_
cada de c o n d i c i o n e s anteriores y tres sal.idas; este c i r c u í - .
to compara dos p a l a b r a s A y B de 4 bits y d e t e r m i n a cuál de
las dos es menor, i g u a l o mayor por un n i v e l alto- e.n la
s_a
11 da apropiada; para palabras mayores 'a 4 bits, las salidas
s e - c o n e c t a n a las respectivas entradas del p r ó x i m o comparador más signif-i c a t i v o , con excepción de la entrada mayor,.la
m i s m a q u e . s e conecta a un uno l ó g i c o ; las entradas d-el
prj_
m'er comp-arador, .el menos s i g n i f i c a t i v o , se conectan a .un uno
l ó g i c o , c o n " excepción de la entrada menor, l a - m i s m a ' q u e
se'
conecta.auncero.logico.
Puesto que se van a comparar dos números de tres cifras cad-a uno, lo que e q u i v a l e a dos p a l a b r a s de 12 b i t s .cada u n a ,
se.necesitan tres comp-aradores conectados en cascada
de 1 a
- 55 -
forma m e n c i o n a d a en las c a r a c t e r í s t i c a s del c o m p a r a d o r .
• A
las entradas c o r r e s p o n d i e n t e s a la p a l a b r a A se conectarán
l a s s a l i d a s d e l . contador d e l cociente,- l a s m i s m a s q u e
tienen la l e c t u r a de la v e l o c i d a d m e d i d a .
con-
A las entradas c_o_
r r e s p o n d i e n t e s a l a p a l a b r a B se conectarán las s e ñ a l e s
en
b i n a r i o correspondientes a la v e l o c i d a d r e f e r e n c i a l . Con el
fin de obtener r á p i d a , segura y f á c i l m e n t e v a r i a b l e tal cifra' en b i n a r i o , , se u t i l i z a n tres i n t e r r u p t o r e s rotativos tj_
po BCD SF21- S uno para cada d í g i t o , a cuy as sal i das se cone_c
tan r e s i s t e n c i a s e n c a r g a d a s de p r o p o r c i o n a r los n i v e l e s
1 _ó
g i c o s correspondí entes- a los dígitos s e l e c c i o n a d o s .
Las p r i n c i p a l e s características d e . l o s interruptores r o t a tj_
vos son las s i g u i e n t e s : una resistencia i n i c i a l de sus contactos de 0 . 1 . o h m i o s , y una c a p a c i d a d de soportar 5 O • m i -1 i a m_
peri os de corriente c o n t i n u a ; son t i p o BCD de 10 p o s i c i o n e s ;
cada interruptor presenta 5 sal i d a s , una común a los 4
cor\_
tactos con los cuales se p u e d e c o d i f i c a r .un d e t e r m i n a d o
d_í_
gito en BCD.
r_e_
Los n i v e l e s l ó g i c o s c o r r e s p o n d i e n t e s a la
presentación en b i n a r i o de un cierto d í g i t o p u e d e n a s o c i a r se' al estado d é l o s contactos 'de un i n t e r r u p t o r ; es así^.c_o
mo un uno l ó g i c o está asociado, con un contacto cerrado, y un
cero l ó g i c o con un contacto a b i e r t o .
Por lo expresado se deben conectar las tres sal i das comunes
a la fuente de a l i m e n t a c i ó n , y los extremos i n d e p e n d i e n t e s
de los 12 co-ntactos a tierra a través de doce r e s i s t e n c i a s ,
las m i s m a s que p e r m i t i r á n interpretar el cierre de un con-
- 56
tacto como uno l ó g i c o , y ' su apertura como un cero l ó g i c o .
De esta forma, se c o n s i g u e n 12. s a l i d a s que constituyen la p_a_
l a b r a B de 12 bits que representa la referencia de v e l o c i dad q u e , fijada a v o l u n t a d , - se a p l i c a a las e n t r a d a s corre^
p e n d i e n t e s de los tres comparadores de m a g n i t u d u t i l i z a d o s .
Cada resistencia RIV , útil izada con el propósito m e n c i o n a d o ,
tendrá un v a l o r de 15 K i l o - o h m i o s puesto que con el respect i v o contacto c .erra do se p r o d u c i r á el paso de 1 m i l i a m p e r i o
de 'corriente a través
de l a . m i s m a , lo cual asegura la c o n -
secuci o n d e u n u n o l ó g i c o a d e c u a d o .
Puesto que,;- se trata de determinar el momento en el cual la
lectura d e ' v e l o c i d a d es .igual o menor a la referencia prefj[
jada,, se necesitan aplicar" las dos s a l i d a s correspondientes
.a las entradas de una compuerta- tipo OR a cuya s a l i d a se o_b_
tendría un uno l ó g i c o cuando., sucedan c u a l q u i e r a .de las
situaciones' m e n c i o n a d a s .
dos
'Sin embargo -con el fin de ahorrar
la. compuerta i n d i c a d a se p u e d e u t i l i z a r la s a l i d a que i n d i ca cuando la \ectura 'es mayor que la referencia, en cuyo cji_
so en tal s a l i d a se o b t i e n e un uno l ó g i c o , y que si la
1 e_c
tura es .menor o i g u a l a la "referencia se presenta aridicha sja
1 1 da un cero l ó g i c o , que correspondería
al complemento
dé-
la señal o b t e n i d a a la s a l i d a de - l a compuerta . ti po OR,' la
misma que se ahorra.
.
...
.
S.i n e m b a r g o , como la lectura de v e l o c i d a d se o b t i e n e del co_n
tador del cociente el .mismo que es un a c u m u l a d o r de
pulsos,
- 57
o sea que tal lectura varía desde cero e irá a u m e n t a n d o
su
conten i do hasta que al final del proceso de conteo proveerá
la lectura que se d e s e a . c o m p a r a r ,
za una compuerta G 2 3 t i p o OR 74C32.
por. esta razón, se uti lj_
A una de sus entradas
se conectará la señal de s a l i d a s e l e c c i o n a d a del c i r c u i t o
c o m p a r a d o r , - l a m i s m a que será h a b i l i t a d a por el estado 4 i_n
v e r t i d o d i s p o n i b l e a la s a l i d a de la compuerta G n , 1 a m i s m a
que se conectará a la otra entrada de la compuerta G2 3 , y
que asegura que cuando se encuentre en cero l ó g i c o la cont_a
b i l i z a c i ó n de l a . l e c t u r a se habrá c o m p l e t a d o .
A la s a l i d a
de la compuerta m e n c i o n a d a se obtendrá un cero l ó g i c o el m_o
mentó en que realmente se produzcan las s i t u a c i o n e s anómalas
que se. tratan de detectar.
2.2.4. DISEÑO DEL. CIRCUITO DE DISPARO.
La f u n c i ó n del c i r c u i t o de d i s p a r o es l a de detectar
las dj_
ferentes señales c o n s i d e r a d a s como i n d i c a d o r e s de un funci_o
namiento erróneo del sistema de control a implementarse,
'¿
demás de a c t i v a r y mantener
de
a c t i v a d o el e l e m e n t o f i n a l
control el m i s m o que se c o n s t i t u i r á como la c a r g a - d e l prese_n_
te c i r c u i t o de d i s p a r o .
Puesto que se desea c o n t r o l a r p o t e n c i a s bajas y además
se
d i s p o n e n de s e ñ a l e s . d é b i l e s , se escoge c.omo elemento de COJT_
trol del c i r c u i t o de d i s p a r o al i n t e r r u p t o r c o n t r o l a d o
de
s i l i c i o SCS,. el m i s m o que es a d e c u a d o en a p l i c a c i o n e s déci_r
c u i t o s l ó g i c o s y de c o n m u t a c i ó n que r e q u i e r e n s e ñ a l e s
débj_
- 58 -
les como en -el. presente -caso.
Lo anterior se e v i d e n c i a al
examinar los n i v e l e s de corriente y voltaje que p u e d e n
so-
portar, las corrientes de e n g a n c h e y de pérdidas., y las seña_
les de d i s p a r o , las m i s m a s que son bajas.
El SCS a'utilizarse es el 'ECG 239 cuyas p r i n c i p a l e s caract_e
rístlcas son las s i g u i e n t e s : tiene la. capad dad de soportar
una corriente contínua-'de hasta'50 mi 1 i amper.i os como máximo,
•la corriente de m a n t e n i m i e n t o o e n g a n c h e tiene un v a l o r max_^
mo de 1 m i l i a m p e r i o , el voltaje de disparo en la compuerta'
del cátodo tiene un valor máximo de 0.8 voltios y la corrie_n
te
correspondiente tiene el v a l o r .de' 1 mi 1 i a m p e r i o m á x i m o . V
La configuración u t i l i z a d a se muestra en 'la figura 11,
de se a d v i e r t e la existencia d e ; u n interruptor pulsante
dojí
P .-
normal mente cerrado, el mismo que 'al ser accionado interrum
pe el paso de. 1 a corriente 'directa a través del SCS pro.v.o'ca_n
do su desactivado.
La carga se- encuentra s i t u a d a en la coni
puerta del ánodo y no en el -ánodo-, por la c o n v e n i e n c i a de'Í£
t e r r u m p i r - l a menor corrí ente posi bl e para el a p a g a d o del SCS,
corriente que sería, aproximadamente,. 10 v.eces mayor si
carga e s'tuv i e r a - c o n e c t a d a en el ánodo del
la
SCS.
Con el propósito de obtener' l a ' s e ñ a l que a p l i c a d a a la
coni
puerta del cátodo del SCS permite d i s p a r a r o activar este _e .
lemento, se deben i denti f i car J as distintas fuentes de
dojí
de p r o v e n d r á n las señales de error que deberán a c t i v a r
el
c i r c u i t o de d i s p a r o . 'Estas señales son tres y- p r o v i e n e n de
- 59 -
l a s a l i d a del c i r c u i t o c o m p a r a d o r , de la compuerta u t i l i z a d a
en detectar el l í m i t e superior a las s a l i d a s del m e d i d o r . d e
v e l o c i d a d y del c i r c u i t o detector de p é r d i d a de un p u l s o de
sensor, el que se encarga de controlar el l í m i t e inferior de
v e l o c i dad.
Las tres s e ñ a l e s i d e n t i f i c a d a s son i n d e p e n d i e n t e s y t i e n e n *
la característica común de mantenerse en condiciones normales en un n i v e l de uno l ó g i c o .
Esto f a c i l i t a el d i s e ñ o pue_s_'
to que tales s e ñ a l e s pueden ser a p l i c a d a s directamente a las
entradas de una compuerta G2if tipo NAND CD4023 a cuya salida
se o b t i e n e un uno l ó g i c o cuando por lo menos una de las tres
señales de entrada pasa a 'cero l ó g i c o .
Puesto que un uno l ó g i c o en C-MOS representa prácticamente
el v a l o r de la fuente o' sea 15 v o l t i o s , y dado que necesit_a
mos un voltaj.e m á x i m o de 0.8
v o l t i o s apli-cado a la compuejr
ta del cátodo para activar el SCS, se debe
implementar
un
d i v i s o r de tensión con tal propósito.
Los interruptores controlados de s i l i c i o tienen la tendencia a d i s p a r a r s e prematuramente d e b i d o a la v e l o c i d a d con 1 a
cual se aplica, una determinada
tensión a sus terminales
p r i n c i p a l e s y a la capacidad de transición parásita que pr_e
senta este elemento entre sus compuertas, la m i s m a que para
altas frecuencias representa una i m p e d a n c i a . baja que p r o d u ce corrientes de compuerta
sustanciales que activan al SCS.
Este efecto de v e l o c i d a d p u e d e s u p r i m i r s e r e d u c i e n d o la
re
- 60 -
sistencia entre el cátodo y su c o m p u e r t a , y3 o 5 c o l o c a n d o eji
tre los t e r m i n a l e s i n d i c a d o s un c o n d e n s a d o r de
jo.
un v a l o r b_a
Sin embargo, tales procedimientos reducen la s e n s i b i 1 j_
dad del SCS a una señal de d i s p a r o a p l i c a d a exteriormente.
E x-per i m e n t a l m e n t e se lograron, buenos r e s u l t a d o s al u t i l i z a r
un c o n d e n s a d o r C10 de 150 p i c o f a r a d i o s conectado en p a r a l e l o
con una resistencia
R12 de 1 Kilo-.ohmio conectado entre
.cátodo del SCS y su compuerta.-
•
el
.
C o n s i d e r a n d o una- caída directa de voltaje de 0.8 v o l t i o s en
la juntura'que existe entre el cátodo del interruptor
y * s ir
compuerta necesaria para activar el SCS, se establece el v_a
lor de 18 K i l o - o h m i o s para la resistencia R13 , con lo
cual
se completa el d i s e ñ o del d i v i s o r de tensión i n d i c a d o .
Dado que el fabricante asegura -un v a l o r m á x i m o de corriente
de mantenimiento el cual es de 1 mil i a m p e r i o , se escoge 1.4
mi 1 i aniperi os como corriente directa que entra al ánodo
SCS;
del
si además, se considera un voltaje directo de- 1.voltio
existente entre 'ánodo, y cátodo cuando el SCS se encuentra
a c t i v a d o , determinan para .Ri4 un v a l o r de'10 K i l o - o h m i o s .
La c o n f i g u r a c i ó n c o m p l e t a puede apreciarse en'1 a f i g u r a 11,
presentadaacontinuación.
Con el fin de i n h a b i 1 itar el c i r c u i t o de tiempo una vez que
el SCS se encuentre activado,- se conecta el án.odo d e - t a l ele
- 61 -
Vcc
a: Comparador.
b: Límite superior.
c: Limite inferior.
FIGURA 11.- Circuito de Disparo.
mentó a la entrada de l a compuerta GI t i p o N A N D CD4093
utj[
T i z a d a en el 'circuito i n i c i a d o r del tiempo de control;
ad_e_
más 3 se conecta a la entrada de la compuerta Gi 5 t i p o NAND
CD4023 u t i l i z a d a para d e t e r m i n a r el m o m e n t o en el cual se aj_
canza el l i m i t e superior del contador de v e l o c i d a d ; entradas
que h a b í a n s i d o c o n e c t a d a s ' p r o v i s i o n a l m e n t e a u n o - l ó g i c o .
De esta forma, una vez que el SCS h a . s i d o acti-vado, se deshabil'it.a el paso de las señales que. podrían m a n t e n e r l o
p a r a d o , garantizando su desactivado
di_s
u t i l i z a n d o el i n t e r r u p -
tor pulsante P.
2.2.5. DISEÑO DEL C I R C U I T O D E > O T E N C I A .
Constituye el elemento final de control en el sistema de cojí
trol m e n c i o n a d o en el p r i m e r c a p í t u l o .
Esta c o n s t i t u i d o por
un relé electromecánico SF 3113JOO cuyas p r i n c i p a l e s ca ráete
rísticas son las s i g u i e n t e s : se activa con un v o l t a j e de 11.5
.- 62.-
•
v o l t i o s y una corriente".de 7.2 mi 11 amper i os, se d e s a c t i v a
con u n - v o l t a j e . d e 2.8 v o l t i o s y una corriente de 1.7 m i 1 i a_m
peri os, sus contactos son tipo DPDT S es decir, tiene dos p_o_
los cada uno con dos t e r m i n a l e s y p u e d e n soportar una corrie_n
te'dehastaunamperioA.C.
.
Su b o b i n a se conecta como carga del c i r c u i t o de d i s p a r o . . Es
necesario conectar un 'diodo D3 a los terminales de la bobina
.del relé con el fin de absorber el transitorio de voltaje iji
d u c t i v o generado por la d e s a p a r i c i ó n del
el apagado' del relé.
campo..magnético en
El d i o d o l i m i t a el voltaje a través del
SCS al voltaje de la fuente p r o t e g i é n d o l e de su p o s i b l e destrucción.
Al activarse el circuito de disparo se aplica a
.
•
•
los t e r m i n a l e s de la b o b i n a prácticamente el v o l t a j e de fuen
te con l o - c u a l se l o g r a un cierre seguro de los. contactos del
relé.
La corriente que pasa por la bobina en el activado- del
relé será de a p r o x i m a d a m e n t e - 9 . - m i 1 i a m p e r i o s .
El d i o d o D3 u-
ti1 izado es el 1N2069 cuya característica p r i n c i p a l es la de
tener una corriente p i c o m á x i m a d e - 7 5 0 mi 1 i a m p e r i o s 5 v a l o r
que asegura una adecuada protección al elemento- 1 ** de d i s p a r o .
•
En v i s t a de que. u.no de los contactos del relé se conectará
en serie con l a a l i m e n t a c i ó n
a la b o b i n a del contactor i n -
tegrante del c i r c u i t o de arranque de un determinado
motor
y c o n s i d e r a n d o que la corriente de activado de u n c o n t a c t o r
se encuentra en el orden de algunos.cientos'de m i l i amper i os
.se concluye que la c a p a c i d a d de corriente de los contactos
del relé es s u f i c i e n t e para asegurar una o p e r a c i ó n confia-
ble.
• D e b i d o a que se n e c e s i t a n I m p l e m e n t a r v a r i a s c o n e x i o n e s externas, se u t i l i z a un'a regleta de 4 t e r m i n a l e s n u m e r a d o s del
1 al 4 con el propósito de f a c i l i t a r su identificación. Los te_r
m í n a l e s -1 y 2 constituyen las entradas de a l i m e n t a c i ó n
del
e q u i p o detector y los t e r m i n a l e s 3 y 4 constituyen su s a l i da, es decir el p o l o de uno de sus contactos y su terminal
normal mente cerrado, respectivamente.
Al p o l o del contacto, o sea al termi nal 3 de la r e g l e t a , se'
a p l i c a la fase de a l i m e n t a c i ó n que corresponde a un v a l o r de
110 v o l t i o s A.C.; del terminal 4 de 1.a r e g l e t a del t e r m i n a l
normalmente cerrado del contacto del r e l é , se toma la alime_n_
tac ion del circuito de arranque del motor.
Quedan definidas
las- características del -contactor a controlarse; debe acti-'
varse con 110
rio.
v o l t i o s A;C. y una corriente menor a 1 ampe-
.
A través de un contacto C normalmente abierto del contactor
referido, se al i menta una t e n s i ó n de 110 v o l t i o s A.C. al te_r
m i n a l 1 de la regleta, la misma fase a p l i c a d a al t e r m i n a l 3.
Al t e r m i n a l 2 de la regleta se conecta el neutro 'de l a . r e d de
alimentación.
'
.
. •. -
Con el p r o p ó s i t o de mantener alimentación sobre el detector
de g i r o , a pesar de h a b e r s e detectado una f a l l a , se conecta
i n t e r n a m e n t e el t e r m i n a l n o r m a l m e n t e a b i e r t o del relé con el
- 64 -
t e r m i n a l 1 de la r e g l e t a .
La f i g u r a 12 i l u s t r a 1 a.? c o n e x i o •
ries mencionadas.
O
O
Ó
Ó
Fase
Reoleta
Neutro
110 VAC
Conexión interna.
FIGURA 12..- Conexiones externas del sistema de control-
El contacto restante del relé se u t i l i z a p a r a " b r i n d a r una i_n
di cae ion v i s u a l de o p e r a c i ó n normal o de f a l l a .
Con este o_b
jeto, se conecta la fuente de a l i m e n t a c i ó n al p o l o del
tacto m e n c i o n a d o .
co_n
Al terminal normalmente cerrado se cone_c
ta'el ánodo de un d i o d o emisor de. luz verde LD2 s i n d i c a d o r
c o n v e n c i o n a l de operación n o r m a l , cuyo cátodo se conecta
a
tierra a través.de una resistencia u t i l i z a d a para p o l a r i z a r
tal LEO y l i m i t a r la corriente directa que pasa
del m i s m o .
a
Característica de los d i o d o s emisores
través
de l u z v e _ r
des es el mayor consumo de potencia para la m i s m a intensidad
de luz a la - s a l i d a que los rojos o a m a r i l l o s .
Se u t i l i z a _u
na r e s i s t e n c i a R 15 de 390 ohmi os > i v a t i o , que provee
una
- 65 -
I n t e n s i d a d de luz a d e c u a d a .
"
Al t e r m i n a l n o r m a l m e n t e a b i e r t o
se conecta.de la misma forma que al v e r d e , ' u n d i o d o emisor
de luz rojo, i n d i c a d o r c o n v e n c i o n a l de f a l l a , en cuya polar_i_
zación se u t i l i z a una r e s i s t e n c i a Ri 6 de 750 o h m i o s , £ vatio,
con la que se c o n s i g u e una a p r o p i a d a i n t e n s i d a d de luz.
2.2.6." FUENTES DE P O D E R .
El a m p l i o rango de voltajes que como fuentes de a l i m e n t a c i ó n
para los circuitos C-MOS. pueden utiliz-arse sin i n c o n v e n i e n tes, permiten la u t i l i z a c i ó n de una sola fuente, cuyo v a l o r
está determinado por e-1 elemento final de c o n t r o l , por el voj_
taje de a c t i v a d o del relé, el mismo que deberá ser s u p e r i o r
a éste y no mayor a 15 voltios.
D e b i d o a su bajo costo y fa.
cil imp.l ementación se. u t i l i z a un r e g u l a d o r ' d e tres terminales de s a l i d a fija y de un valor de 15 volt'ios DC.
El reg_u_
1 ador uti 1 izado es el-7815C q.ue provee una corriente de
s_a_
l i d a de 500 m i l i a m p e r i o s para un voltaje típico de entrada
de 23 v o l t i o s .
La señal . api i cada a la entrada del regulador
es el voltaje que se obtiene en el secundari o del
mador TR rectificado y filtrado.
transfor-
El filtro u t i l i z a d o consi_s_
te de un capacitor C X 1 de 1000 microfaradios c a l c u l a d o en ba.
se a la relación C = I/2fVR (7), en donde I es la corriente
de carga, f es la frecuencia de la red de alimentación y VR
es el voltaje de rizado, cuyo valor se asume como de 4 v o l tios.
La corriente de carga estará d e t e r m i n a d a por el
cojn_
sumo de los i n d i c a d o r e s l u m i n o s o s y en una primera aproxim_a
ción se c o n s i d e r a r á de un valor de alrededor de 400 m i l i a m -
- 66 - •
per i o s ; sin e m b a r g o se provee un m a r g e n de s e g u r i d a d y se fi
ja su v a l o r en 500 m i l i a m p e r i os, cifra útil izada en el di seño .
Para la r e c t i f i c a c i ó n de la onda se u t i l i z a u n . p u e n t e de di_o
dos rectificador de o n d a c o m p l e t a cuyas e s p e c i f i c a c i o n e s son
un v o l t a j e p i c o i n v e r s o de 50 v o l t i o s y una corriente
ta de por lo menos 500 m i l i a m p e r i os.
dire_c_
El p u e n t e u t i l i z a d o
PV40 tiene como características un v o l t a j e p i c o i n v e r s o
de
200 v o l t i o s AC y una corriente .máxima de 2 amperios.
As_u
m i e n d o una caída directa de voltaje de 1 v o l t i o sobre
cada
d i o d o rectificador que se encuentra
en c o n d u c c i ó n , se pueden
e s p e c i f i c a r l a s características d e l b o b i n a d o s e c u n d a r i o . d e !
transformador
de a l i m e n t a c i ó n de ll\l v o l t i o s e f i c a c e s y una
corriente de 0.7 amperios
eficaces.
El transformador ú t i l izado es el TR 60-7546' que presenta
Li-
na r e l a c i ó n 110/19 entre su b o b i n a d o p r i m a r i o y dos tomas de
su s e c u n d a r i o y provee una - corrí ente m á x i m a de 1 a m p e r i o , e_s_
p a c i f i c a d o por el f a b r i c a n t e .
Este valor se u t i l i z a para i m_
p l e m e n t a r la fuente de 15 v o l t i o s d i s e ñ a d a .
transformador
Además,
este
presenta un voltaje .de.6 v o l t i o s en dos tomas
de su s e c u n d a r i o , s a l i d a u t i l i z a d a para a l i m e n t a r una 1 ámp_a
r.a i n c a n d e s c e n t e L
la. que c u m p l i r á el p a p e l de luz p i l o t o
que a v i s a r á de la existencia de a l i m e n t a c i ó n a p l i c a d a al eq u i p o detector
de g i r o . . El p r i m a r i o , del transformador se co_
necta a.través de un interruptor maestro S y de un f u s i b l e
F de 250 m i l i a m p e r i o s a los t e r m i n a l e s 1 y 2 de la r e g l e t a
-
.-67.-
de c o n e x i o n e s m e n c i o n a d a -en el p u n t o Z . Z . 5 .
A l a . s a l Ida del regulador de voltaje se conecta un capacitor
.Cía de 2.2 m l c r o f a r a d i o s con el' f i n de mejorar su respuesta
transitoria.
Se p r o v e e , . a d e m á s , de un capacitor C 1 3 de 50 m l c r o f a r a d i o s
que conectado a la entrada de la tarjeta que contiene el c i £
culto de control implementado, proveerá.de. un filtro a d i c i _o
n a l - con el fin de e v i t a r la i n t r o d u c c i ó n de r u i d o a la
jeta d e control.
ta_r
'••
La figura 13 muestra la fuente de voltaje i m p l e m e n t a d a .
-S
F • TR
' PV40
Vcc
*"X,>
.
T
t
7815C
= Cn
= C12
"I"
Cía
(3)
DL
FIGURA 13.- Fuente de poder regulada,
2.3.'.-ACOPLE. SENSOR - CIRCUITO DE CONTROL.
.-
. .'
Una vez- que se ha escogido una forma p a r t i c u l a r de t'ransdu_c_
tor para un trabajo d a d o , debe proveerse la a p r o p i a d a excitación y el a c o n d i c i o n a m i e n t o de la .señal de s a l i d a . . La n_a
turaleza del a c o n d i c i o n a m i e n t o depende de las carácteristi -
cas e l é c t r i c a s del t r a n s d u c t o r y del destino de d i c h a - señal.
D e b i d o a que la señal que se trata de .controlar es la v e l o c i d a d de un moto reductor, se debe encontrar la forma
de'd_e_
tectar tal v a r i a b l e física; una vez que d i c h a v a r i a b l e ha'sj_
do detectada se procede a convertir, la señal a una forma más
m a n e j a b l e , para lo cual se u t i l i z a un transductor que e s u n
d i s p o s i t i v o que. transforma un efecto físico en otro. Sin eni
bargo, en la mayoría de los casos, la variable física
se
transforma en una señal e l é c t r i c a , ya que ésta e s - l a forma
de señal más f á c i l m e n t e r n e d i b l e .
Puesto que se encuentra d e f i n i d o el tipo 'de transductor a ser
u t i l i z a d o , se procede a m e n c i o n a r l a s más Importantes reglas
de montaje que el fabricante p r o p o r c i o n a . (5)
El sensor f o r m a - u n : c a m p o de d i s p e r s i ó n m a g n é t i c a en su cara
frontal, sobre el cual Influyen las masas m e t á l i c a s .
Por lo
tanto,.las partes m e t á l i c a s , de las m á q u i n a s en las p r o x i m i o!a_
des de la cara frontal- del sensor varían el campo de dispersion y con ésto la s e n s i b i l i d a d de reacción del sensor.
Se
sugiere mantener una d i s t a n c i a m í n i m a de la mitad del dián\e_
tro del sensor entre la cara frontal del sensor y las partes
metal i cas adyacentes.
Las masas ferromagnéticas que interrumpen 'el campo magnético g e n e r a d o .por el sensor y la cara frontal del sensor deben
estar s e p a r a d a s , como m á x i m o , una d i s t a n c i a i g u a l a la cifra
-
.
- 69
-
m e n c i o n a d a en su d e s c r i p c i ó n en m i l í m e t r o s .
Tales masas mj|
tal leas deben tener, como m í n i m o , el diámetro del sensor
y
c u b r i r c o m p l e t a m e n t e l a cara frontal del sensor al p a s a r r_£
p l d a m e n t e sobre él.
D i c h a s masas, a d e m á s , d e b e n estar sep_a_
radas sufleíentemente de otras partes metal leas de l a máqin_
na, para evitar I n f l u e n c i a s extrañas, sobre e l - sensor,, se 'sj¿
glere una distancia I g u a l a por lo menos el d i á m e t r o del s e n_
sor.
Al d i s p o n e r v a r i a s masas m e t á l i c a s para p r o d u c i r
va-
rios i m p u l s o s por r e v o l u c i ó n de la m á q u i n a , se debe tener en
cuenta que l a s masas se encuentren suficientemente distanci_a
das la una de la otra.
Se s u g i e r e una s e p a r a c i ó n mayor
a
dos' veces el diámetro del sensor.
•
.
Tomando en cuenta todas estas c o n s i d e r a c i o n e s , se d i s e ñ ó
y
construyó un disco de fibra s i n t é t i c a endurecí da (poli a m i d a )
sobre la cual se montarán dos disco.s m e t á l i c o s , de prefere_n
cia de hierro por dar una mejor respuesta a la s a l i d a
sensor.
Este disco de fibra tiene la particularidad de
del
e_s_
tar d i v i d i d o en dos s e m i c í r c u l o s los cuales p u e d e n ser a c o p l a d o s e n t r e sí y al eje del motor, m e d i a n t e el uso de
t o r n i l l o s con cabeza h e x a g o n a l i n c o r p o r a d a s .
dos
A d e m á s , s e p r_o
vee de un p r i s i o n e r o para sujetar firmemente el disco de fi_
bra al eje del motor. 'Tal característica brind.a la p o s i b i dad de montar d i c h o disco sobre el eje de un cierto motor,
sin la n e c e s i d a d de d e s a c o p l a r una d e t e r m i n a d a carga sobre
el eje m e n c i o n a d o .
cadas
D e b i d o a que las r e g l a s de montaje i n d_i_
precisan c o n d i c i o n e s de separación en f u n c i ó n del dij[
metro del sensor, tal- diámetro y el numero de d i s c o s de lile
- 70 -
rro a ser montados sobre el disco de fibra van a d e t e r m i n a r
el tamaño del referido disco.
va a u t i l i z a r será un
D e b i d o a que el sensor que se
i n t e r r u p t o r i n d u c t i v o de p r o x i m i d a d
DIN 19234 con s a l i d a anal ógi ca (5J5 cuyo d i á m e t r o es de 28 "mj_
l í m e t r o s , el radio del d i s c o de fibra se d e t e r m i n a por la"sj¿
ma del diámetro en m e n c i ó n , más l a separación de la m i t a d
•
-.-•
' --&.*.-Y
del mismo diámetro respecto al eje d e l - m o t o r , más el radio
del eje del motor.
En este caso, se u t i l i z a un motor de u -
so e x p e r i m e n t a l - de l a b o r a t o r i o con un diámetro de eje de
milímetros.
8
Estas c o n d i c i o n e s fijan el diámetro del.'disco .
de fibra en un m í n i m o de 92 m i l í m e t r o s y el d i á m e t r o m í n i m o
de los d i s c o s m e t á l i c o s en 28 m i l í m e t r o s .
Sin e m b a r g o ^
se
construyó el disco de fibra con un d i á m e t r o . d e .120 m i l í m e tros con el fin de tener una idea .aproximada del tamaño
real
del disco c u a n d o se tenga que a c o p l a r l o al eje de u n. ni o t o r_e
ductor.
.
Para el sensor utilizado la distancia máxima de transición,
es decir, la separación a la cual al metal férreo amortigu_a_
dor produce un c a m b i o de s e ñ a l , t i e n e un v a l o r n o m i n a l máximo
de- 10 milímetros. - C o n s i d e r a n d o cambios a m b i e n t a l e s como te_m
peratura y voltaje, se obtiene un v a l o r o p e r a t i v o de la di_s_
tancia de t r a n s i c i ó n menor a 8 m i l í m e t r o s , cifra p r o p o r c i o nada por el fabricante.
La fotografía 1 i;lustra el d i s c o d e
fibra montado sobre el eje d e l - m o t o r - , los -di seos m e t á l i c o s
y el sensor.
De entre el rango p r o p o r c i o n a d o por él fabricante se escoge
71 •-
.
.
'FONOGRAFÍA.1.- Arreglo para detectar velocidad.
9 v o l t i o s como v a l o r n o m i n a l de fuente de a l i m e n t a c i ó n que
servirá para polarizar al sensor a utilizarse,
Este valor de
voltaje se o b t i e n e a partir de la fuente d i s p o n i b l e
de 15
v o l t i o s , u t i l i z a n d o además un d i o d o zener y una resistencia.
Se selecciona una corriente Iz de 6 mi'1 i amperios , a d e c u a d a
para una correcta o p e r a c i ó n del d i o d o Zener Dz 1N575 es de-.
. -.
»
.
cir para mantener un valor Vz de 9 voltios a s.u sal i da , y co_n_
s i d e r a n d o una co'rriente m á x i m a , de consumo del sensor Is
de
3 mil i a m p e r i o s , . v a l o r que corresponde al- v a l o r dado por
el
fabricante más .un cierto margen de seguridad,- ¿e procede, LJ_
t i l i z a n d o la e c u a c i ó n 2.4,
al c á l c u l o del v a l o r de ía resi_s
teñei a R!7 que polariza al d i o d o Zener.
R - 'Vcc '- Vz
Iz + Is
•'..
'
(2.4)
- 72 -
- Q
-• K£¡ - 667
6 + 3
El v a l o r estándar más cercano e x i s t e n t e en el m e r c a d o es 680
ohmios.
Exper i m e n t a l m e n t e se s e l e c c i o n a para R18 , la resi_s
t e n c i a de a l i m e n t a c i ó n al sensor, un valor de 1.2 -Kilo-ohmio's
la m i s m a que p e r m i t e obtener . n i v e l e s a d e c u a d o s de señal con
el fin de ser p r o c e s a da c o n v e n i e n t e m e n t e .
D a d o que se va a trabajar con s e ñ a l e s d i g i t a l e s , se necesita
a la señal que p r o v e e el sensor, a c o n d i c i o n a r l a de m o d o tal
que obtengamos l o s n i v e l e s de uno y cero l ó g i c o s a d e c u a d o s ,
c o n s i d e r a n d o l a fuente de a l i m e n t a c i ó n de 15 v o l t i o s .
Para
"
el efecto se considera la característica de transferencia de
voltaje del c i r c u i t o inversor 74C04 cuya c a r a c t e r f s t i c a p r i _ n
c i p a l es la fijación de un voltaje de umbral a l r e d e d o r de la
mitad del valor de fuente con lo cual pequeñas v a r i a c i o n e s
a l r e d e d o r de este voltaje en la entrada, producen a la salj_
da del i n v e r s o r , una señal con n i v e l e s l ó g i c o s a c e p t a b l e s .
De esta forma se o b t i e n e la señal del sensor en n i v e l e s ace_p_
tables para ser procesada en forma d i g i t a l .
Sin e m b a r g o , en
las t r a n s i c i o n e s tanto p o s i t i v a s como n e g a t i v a s de ta-1 señal
se a d v i e r t e la presencia de a l g u n a s o s c i l a c i o n e s
producidas
por el sensor puesto que el m i s m o fabricante le define como
un c i r c u i t o o s c i l a n t e e l e c t r ó n i c o .
Con el. p r o p ó s i t o de e 1 j_
m i n a r tales o s c i l a c i o n e s se u t i l i z a una compuerta
G 2 s CD4093
tipo NAND S c h m i t t - t r i g g e r para obtener un p u l s o con una dj¿
- 73
ración d e t e r m i n a d a por los v a l o r e s de c a p a c i d a d y resistencia de, d o s _ e l e m e n t e s conectados como un c i r c u i t o diferenci_a
dor a la una entrada de la compuerta i n d i c a d a .
Con el
pr_p__
pósito de s i n c r o n i z a r las señales del c i r c u i t o de control
con la señal p r o v e n i e n t e del sensor, se conecta a l a entrada- restante
de la compuerta en m e n c i ó n , la s a l i d a de una co_m
puerta G27 t i p o OR 74C32 a cuyas entradas se conectan los'e_s_
tados O y 1 u t i l i z a d o s en el c i r c u i t o de t i e m p o d e s c r i t o s en.
el punto 2.2.2.
Esta conexión permite c a m b i a r de estado con
mayor rapidez • g a r a n t i z a n d o una norma! secuencia de los est_a_
dos .
La d u r a c i ó n de este p u l s o se encuentra d e t e r m i n a d a por 1 a" _e
c u a c i ó n 2.5 que describe la descarga del capacitor C1!} .
momento, que su voltaje l l e g u e a V y _ 5 e s p e c i f i c a d o en 5
El
voj_
tios s p r o d u c i r í a el c a m b i o de c o n d i c i ó n a la s a l i d a de G2 e
si su paso sería h a b i l i t a d o por otra señal a p l i c a d a a la o tra entrada de la compuerta G 2 e •
Pero como el voltaje sobre
el c a p a c i t o r C14 h a b i l i t a al paso de los estados cero y .uno,
no interesa -su d u r a c i ó n más que para e l i m i n a r las m e n c i o n a das
ose i l a c i o n e s .
.
— -
-t/RC
. '
Ve = Vcc
. e
•"
•
(2.5)
Por'esta razón los valores de R i g y Cltf se determinaron éxp£
r i mental mente' y se f i j a r o n - e n 360 K i l o - o h m i o s y 0.1 microf a_
•radios, lo que determinará
un" tiempo de d u r a c i ó n del p u l s o
de 40 m i l i s e g u n d o s a p r o x i m a d a m e n t e , a la entrada de la compuerta G 2 6 •
El circuito " i m p l e m e n t a d o se presenta en la fi-
- 74 -
aura 14.
a b
a: Estado cero,
-b: Estado uno.
Vcc
FIGURA 14.- Circuito transductor - acondicionador.
2.4. - A L G U N A S C O N S I D E R A C I O N E S SOBRE C O N S T R U C C I Ó N Y MONTAJE.
D e b i d o al carácter experimental del sistema de control impl_e
mentado, se u t i l i z ó la técnica wire-wrap", la m i s m a que simp l i f i c a la Construcción del sistema d i s e ñ a d o , así como facj_
l i t a las d i s t i n t a s m o d i f i c a c i o n e s que a d i s e ñ o s prim.ariosd^
bieron hacerse con el fin de obtener un circuito que c u m p l a
con las e s p e c i f i c a c i o n e s de diseño y a la vez b r i n d e confia^
bilidad.
La fotografía Z permite apreciar el sistema de co_n
trol i m p l e m e n t a d o y la técn.ica u t i l i z a d a en su construcción.
Además, se d i s t i ñ a u e tres zócalos de 16 t e r m i n a l e s cada uno,
los mismos que permiten tener la c a p a c i d a d de interconectar
el sistema de control .real i m e n t a d o p r o p i a m e n t e d i c h o , con t_o
dos sus elementos periféricos, a saber, la fuente de alimej]_
tación, el relé de s a l i d a , el sensor, los i n d i c a d o r e s l u m i nosos, 1 os.interruptores r o t a t i v o s , el interruptor p u l s a n t e
u t i l i z a d o en la r e p o s i c i ó n de las protecciones y 'los indic_a
- 75
FOTOGRAFÍA 2.- Sistema de control implementado.
dores de 7 segmentos.
Con el fin de m a t e r i a l i z a r tales In-
terconexiones, se u t i l i z a n tres conectores A 3 B Y C para ser
montados en los zócalos I n d i c a d o s y cuyos conductores se h_a
l i a n d i s t r i b u i d o s de acuerdo a la t a b l a 3 p r e s e n t a d a a
t i n u a c i ó n , en d o n d e los tres conectores
co_n_
se h a l l a n i d e n t i f i -
cados .de i z q u i e r d a a derecha tomando como referencia la
f_o_
tografía 2 .. De esta forma, para referirse a un cierto con_
ductor, se debe., e s p e c i f i c a r el literal que i d e n t i f i c a al co_
nector s además del numero c o r r e s p o n d i e n t e a cada conductor.
En la tabla 3, los l i t e r a l e s "a" hasta "g" representan
los
7. segmentos de los i n d i c a d o r e s u t i l i z a d o s en mostrar la 1 e_£
.tura m e d i d a de v e l o c i d a d , los m i s m o s 'que van a c o m p a ñ a d o s por
los s u b í n d i c e s u, d y c , que r e s p e c t i v a m e n t e i d e n t i f i c a n
a
los segmentos que conforman las u n i d a d e s , decenas y centenas
- 76 -
CONDUCTORES
'
A
1
CONECTORES
B
tierra '
.
C
tierra
LD2
-
sensor
BI
bd
du
B3
5
cd
eu
Bt,
6
dd
fu
B5
7
ed
gu
B6
8
-P
9 .
gd
2
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\C
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pulsante
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C £
•
ec
15
fc
16
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B8
B9
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B10
BU
p u l s a n t e (Vcc)
B0 .
relé
Vcc
.
?
bu
'f C y .
dc
14
D
~
-
Vcc
LD1
LD3
TABLA.3.- Distribución de señales en los conectores.
de la lectura referida; B 0 a BX1 representan las 12 entradas
provenientes de los interruptores rotativos; LD1, LD2 y LD3
son las c o n e x i o n e s con los i n d i c a d o r e s a m a r i l l o , v e r d e y rjD
jo r e s p e c t i v a m e n t e .
Se d e b e m e n c i o n a r que los conductores
1 y 16 del conector B son los e n c a r g a d o s de interconectar la
fuente de a l i m e n t a c i ó n con el sistema de control i m p l e m e n t a _
do; el c o n d u c t o r 1 del conector A p r o v e e la señal de tierra
- 77 -
común a los tres i n d i c a dores de 7 segmentos, y el conductor
14 del conector C provee la señal de volta'je de a l i m e n t a d ón
común a los tres interruptores rotativos.
El montaje de todo el conjunto se a p r e c i a claramente al ex_a_
mi.nar l a fotografía 3 presentada a c o n t i n u a c i ó n .
FOTOGRAFÍA 3.- Vista superior del detector de giro.
El panel descornando está conformado por todos los dispositj_
vos que permiten establecer una c o m u n i c a c i ó n entre el sist_e
ma de con.trol .y el operador.
Tales d i s p o s i t i v o s s o n - l o s i_n
dicadores de 7 segmentos, los interruptores rotativos,
los
i n d i c a d o r e s luminosos,' el interruptor p u l s a n t e y el interru_p__
tor de e n c e n d i d o con su respectiva l á m p a r a i n d i c a d o r a . Este
panel se presenta en la fotografía 4'-.
78--
DBTBCTOR
DE GIRO DB UN
MOTOR A C
FOTOGRAFÍA 4.- Vista frontal del equipo. .
En l a p a r t e p o s t e r i o r del e q u i p o s e e n c u e n t r a n m o n - t a d o s l a
regleta de c o n e x i o n e s , el r e g u l a d o r de v o l t a j e , el
si b l e s y e l . a d a p t a d o r p a r a c o n e c t a r e l s e n s o r .
fia
5 p e r m i t e a p r e c i a r su di s p o s i ci o n .
FOTOGRAFÍA 5.» Vista posterior del e q u i p o .
porta-fu
La f o t o g r a -
- 79 -
'
Por ú l t i m o , se debe m e n c i o n a r la d i s p o n i b i l i d a d , por parte
del sensor,- de un soporte capaz de f a c i l i t a r el. a l i n e a m i e n to y fijación de la distancia de separación entre los di seos
m e t á l i c o s y la cara frontal del sensor,- tal soporte se
de apreciar c l a r a m e n t e al e x a m i n a r la fotografía 1.
pu_e_
.
'
- -".CAPITULO
III
RESULTADOS E X P E R I M E N T A L E S Y C O N C L U S I O N E S
3.1. M e d i c i o n e s r e a l i z a d a s en el sistema.
3.2. A n á l i s i s de los resultados o b t e n i d o s
yconfiabilidad.
3.3. C o n c l u s i o n e s y recomendaciones.
80 -
C A P I T U L O
III
RESULTADOS EXPERIMENTALES Y CONCLUSIONES
3.1. M E D I C I O N E S REALIZADAS EN EL SISTEMA.
Con el fin de tomar l a s m e d i c i o n e s - d e las señales más impo_r
tantes en el sistema, a s f - c o m o , de r e a l i z a r - las .pruebas
de
c o n f i a b i l i d a d en la o p e r a c i ó n del e q u i p o , se s i m u l a r o n
las
c o n d i c i o n e s externas necesarias para generar la i n f o r m a c i ó n
r e q u e r i d a , además de las c o n e x i o n e s i n d i s p e n s a b l e s para que
e-1 control p r o v i s t o por el si stema 'pueda actuar adecuadamejí
.
te.
Para c u m p l i r con tales objetivos, se u t i l i z ó el control
de
v e l o c i d a d MOTOMATIG MCSL-100 el m i s m o que p e r m i t e v a r i a r rvQjX
nttalmente la velocid'ad de un pequeño motor a cuyo eje se ac_o
p í a el disco de fibra que contiene los discos m e t á l i c o s
n_e_
cesarios para c o n s e g u i r los p u l s o s que informan sobre el gj_
ro del motor citado.
A d e m á s , se u t i l i z a un contactor que en
la práctica debe c o r r e s p o n d e r - a l e l e m e n t o ' q u e comarvda.la a l a m e n t a c i ó n del motor sujeto a control o del primer
motor,
c u a n d o se encuentra i m p l e m e n t a d o un arranque s e c u e n c i a l u t j_
1 izado c o m ú n m e n t e en procesos i n d u s t r i a l e s .
C o m p l e m e n t a tal
a r r e g l o , u n interruptor p u l s a n t e n o r m a l m e n t e abierto u t i l i zado para s i m u l a r el comando de a r r a n q u e del motor, y un a_u
totransformador
necesario d e b i d o a que el contactor" utilizja
do requiere un voltaje de 220 voltios AC .: para su activado
y el d i s e ñ o h a b í a p r e v i s t o un contactor de 110 v o l t i o s AC.
El arreglo descrito se muestra a conti-nuaci ón en la fotogr¿
fía 6.
MOTOMATIC
FOTOGRAFÍA 6.- Arreglo para utilizar el sistema de control
Se p r o c e d i ó a la m e d i c i ó n de las s e ñ a l e s que genera el sensor de p r o x i m i d a d c o m p r o b a n d o el hecho de .que c u a n d o la pl_a_
ca m e t á l i c a pasa sobre el sensor a una d i s t a n c i a de 5
mi 1 j[
metros se obtiene un n i v e l de voltaje de 8.4 v o l t i o s ,
mi e_n
tras que c u a n d o no i n c i d e l a p l a c a sobre el sensor tal nivel
se m a n t i e n e en 4.8 v o l t i o s hasta que se genere un nuevo p u J_
so de la forma i n d i c a d a .
La fotografía 7 i l u s t r a tal forma
de onda en la cual se puede a p r e c i a r una d i f e r e n c i a en 1 a dj¿
ración de los dos p u l s o s p r e s e n t a d o s ; esto se e x p l i c a por 1 a
d i f e r e n c i a m e d i d a en los d i á m e t r o s que t i e n e n los dos
cos m e t á l i c o s montados sobre el di seo de fibra.
dis-
- 82 -
FOTOGRAFÍA 7.- Pulsos generados por el sensor.
Para -comprobar la a p l i c a c i ó n l i n e a l - de la compuerta G 2 s tipo NOT 74C04, se presenta en la fotografía- 8 los p u l s o s ge---;
nerados por el 'sensor l u e g o de ser i n v e r t i d o s 'por la compuer
ta m e n c i o n a d a .
De esta fotografía se a p r e c i a un n i v e l de 2
voltios que corresponde al tiempo durante e'l cual los discos
m e t á l i c o s i n c i d e n sobre e l - sensor, y un n i v e l de 14.5
vol-
tios c u a n d o tal i n c i d e n c i a . n o se p r o d u c e .
tam-
Es p o s i b l e
bién detectar la d i f e r e n c i a en la d u r a c i ó n de los p u l s o s pr_£
d u c i d o s por la d i f e r e n c i a c o m p r o b a d a entre los d i á m e t r o s de
los discos m e t á l i c o s .
Se realizó la m e d i c i ó n de los diámetros de los d i s c o s metál i c o s e s t a b l e c i é n d o s e v a l o r e s de 25 y 26 milímetro.s respect i v a m e n t e . . Se encontró
además una f a l l a en el d i s c o de fi_
bra en lo que se refiere al montaje de los discos' m e t á l i c o s
FOTOGRAFÍA 8.- Pulsos generados por el sensor invertidos,
los c u a l e s no g u a r d a n simetría.
Este h e c h o fue c o m p r o b a d o
al registrar en un o s c i l o s c o p i o tres p u l s o s de sensor dete£
tandos e una d i f e r e n c i a en la separación existente entre puj_
-sos.
T a m b i é n se m i d i ó - , l a separación m á x i m a entre el sensor
y los discos m e t á l i c o s a la c u a l el sensor b r i n d a , una
r e s-
^pjjesta a d e c u a d a l l e g á n d o s e á comprobar eT v a l o r de 10 milírne
tros
d a d o - p o r el fabricante.
Se r e a l i z a r o n
p r u e b a s u t i 1 _i_
zando un disco m e t á l i c o 'de bronce d-etectando n i v e l e s s i m i l _ a _
res de señal a los o b t e n i d o s u t i l i z a n d o los discos metálicos
de hierro pero con la p a r t i c u l a r i d.ad de que la d i s t a n c i a de
s e p a r a c i ó n debe ser la m i t a d de la n e c e s a r i a al u t i l i z a r el
disco de hierro c o n f i r m a n d o esta, característica dada por el
fabricante.
Lo anterior se dedujo de la m e d i c i ó n de l a di_s
tañe i a m á x i m a de i n c i d e n c i a - del disco de bronce sobre else^
sor la m i s m a que fue de 5 m i l í m e t r o s -a d i f e r e n c i a de los 10
do una señal de 8.4 .voltios cuando la separación es la mitad
de la distancia máxima a la que responde adecuadamente
sensor.
el
.
Se registraron t a m b i é n las s e ñ a l e s de reloj u t i l i z a d a s en al
contad^or i n v e r s o r de p e r i o d o .
L a - f o t o g r a f í a 9 muestra
la
señal .del reloj r á p i d o en donde se m i d e - u n período de 3
mj_
crosegundos que corresponde a 333.333 Hz; y la fotografía
10 muestra l a señal del reloj de período- s 'la misma que
p e_r •
mite m e d i r un período de 750 microsegu.ndos correspondientes
a 1.333,33 Hz. "Estas dos señales presentan fiamos y n i v e 1 es a c e p t a b l e s .
'
FOTOGRAFÍA 9.- Reloj rápido..
-
FOTOGRAFÍA 10.- R e l o j de período.
Por creer de i m p o r t a n c i a e interés la m e d i c i ó n de la durac i ó n d e l o s e s t a d o s c o r r e s p o n d i e n t e s al c o n t r o l s e c u e n c i a !
p a r t e d e l - c i r c u i t o i m p l e m e n t a d o ; s e p r o c e d i ó a s u d e t e r m i n_a
c i ó n para lo c u a l se f i j ó la v e l o c i d a d del motor en 220
r_e_
v o l u c i o n e s por m i n u t o .
me_
d i c i ó n se m u e s t r a n - e n la
ESTADO
0
' 1 .
2
.
3
4
.5
Los resultados obtenidos en tal
T a b l a 4.
.
'•
•
DURACIÓN
16 . 5
137
'.2.9
117.5
1.34
120
m
m
y
m
y
n
seg
seg
seg
seg
seg
seg
TABLA 4 . - Duración d e . l o s estados secuenciales a 220 RPM,
• FOTOGRAFÍA 11.- Estados Cero, Uno y Tres a 220 RPM.
Por ú l t i m o , se- presenta la fotografía 12, la m i s m a que mue_s_
tra l a s _ s e ñ a l e s u t i l i z a d a s en la g e n e r a c i ó n del p u l s o de car_
ga de datos en el contador d i v i s o r para N i m p l e m e n t a d o en el *
contador de 'frecuencia.
De arriba h a c i a abajo se encuentran
la señal de reloj h a b i l i t a d a por G 4 con un p e r i o d o de 2.93
- 87 -
m i c r o s e g u n d o s , las s a l i d a s CARRY-OUT del s e g u n d o y tercer
contador CD4-516, p u l s o s n e g a t i v o s con una 'duración de
1.64
m i c r o s e g u n d o s cada uno y el p u l s o de carga de datos que ti_e
ne una d u r a c i ó n de 280 n a n o s e g u n d o s .
- 87
m i c r o s e g u n d o s s l a s s a l i d a s CARRY-OUT del segundo y tercer
contador CD4516, p u l s o s n e g a t i v o s con una 'duración de 1.64
m i c r o s e g u n d o s cada uno y el p u l s o de carga de datos que t i je
ne una d u r a c i ó n de 280 n a n o s e g u n d o s .
FOTOGRAFÍA 12.- Generación del pulso de carga de datos.
A d i c i o n a l mente, se m i d i ó l a corriente de consumo del detector de giro la m i s m a que tiene un v a l o r de 410 mi 1 1 amperios
DC. y la corriente que consume el transformador
en 132 m i l i amperios AC.
•
determinada
.
Las fotografías 7, 8 y 9 se o b t u v i e r o n en un o s c i l o s c o p i o
Tektronix mode'lo 5113 que posee u n a ' p a n t a l l a de al macenamiejí
to, la fotografía 10 en un o s c i l o s c o p i o Tektronix
5440 y las fotografías
modelo
11 y 12 se registraron en un osciTo_s
c o p i o Tektronix m o d e l o 7603 al cual se encuentra a c o p l a d o un
analizador l ó g i c o c o m o m ó d u l . o .
.- 88.-
3.2.
A N Á L I S I S DE LOS RESULTADOS O B T E N I D O S Y C O N F I A B I L I D A D .
Los resultados o b t e n i d o s de las m e d i c i o n e s r e a l i z a d a s se pr_e_
sentan en el orden en el que fueron m e n c i o n a d o s en el punto
3.1.
Los n i v e l e s de los p u l s o s g e n e r a d o s por el sensor son
óptimos lo que p u e d e comprobarse al e x a m i n a r los n i v e l e s de.
los m i s m o s • L u e g o que han sido i n v e r t i d o s por la compuerta
G 2 s t i p o NOT 74C04.
Al v a r i a r la d i s t a n c i a de s e p a r a c i ó n e_n_
tre los d i s c o s m e t á l i c o s y el sensor s e • 1 o g r a una v a r i a c i ó n
sólo del 'nivel s u p e r i o r del p u l s o entre 8 y 8,5 v o l t i o s ^ no
así" del n i v e l inferior que se m a n t i e n e en 4.8 v o l t i o s .
Sin
embargo de las p r u e b a s r e a l i z a d a s se logró encontrar la di_s .
tañe i a ó p t i m a de separación entre los d i s c o s metálicos y el
sensor, la misma, que debe ser la m i t a d de la d i s t a n c i a máxj_
ma a l a ' q u e todavía existe respuesta por parte del sensor,
ya que a esa d i s t a n c i a se o b t i e n e 8.4 v o l t i o s que es casi el
n i v e l m á x i m o de v o l t a j e - q u e puede a l c a n z a r s e .
.
• '
Para v a r i a r ' t a l e s n i v e l e s , en la señal del sensor, d e b e r í a " a]_
terarse el v a l o r de "la resistencia Ri8 d e - p o l a r i z a c i ó n , s i n .
e m b a r g o - t a l camb-io provocaría la o b t e n c i ó n de n u e v o s niveles
los cuales p o d r í a n ser inadecuados para obtener n i v e l e s 'l_o
gicos a c e p t a b l e s a la s a l i d a del c i r c u i t o i n v e r s o r . / D e b i d o '
a que en l a s i n d u s t r i a s generalmente los sistemas de control
se encuentran físicamente separados una cierta d i s t a n c i a de
los m o t o r e s . s o m e t i d o s a control; 'es necesario tener en c u e_n
ta las recomendaciones dadas por el fabricante al .respecto,
las que i n d i c a n - q u e la. i m p e d a n c i a m á x i m a del c a b l e debe ser
•
.
- 89
-
de 50 o h m i o s , 1 o • que fija una d i s t a n c i a m á x i m a de 800
metros
con c a b l e de 0.75 mm 2 de s e c c i ó n y de 500 metros con c a b l e
de 1.5 m m 2 . (5)
La d i f e r e n c i a e x i s t e n t e en la d u r a c i ó n de dos p u l s o s sucesj_
vos g e n e r a d o s por el sensor, además de l a . f a l t a de s i m e t r í a
en el montaje de los d i s c o s m e t á l i c o s , p r o v o c a n dos lecturas
de v e l o c i d a d que d i f i e r e n d e p e n d i e n d o de si la m e d i c i ó n
de
p e r í o d o se r e a l i z a en la p r i m e r a sem i - r e v o l u c i ó n o en la s_e_
gunda.
Este p r o b l e m a es más e v i d e n t e a bajas r e v o l u c i o n e s
y causa d i f i c u l t a d e s en el control del l í m i t e i n f e r i o r
del
contador.
La m e d i c i ó n más -exacta del p e r í o d o de la señal de reloj
h_a
bi l i t a d a - de 2.93 m i c r o s e g u n d o s , señal i n d i cada-- en l a - f o t o g r a fía 12, justifica la m e d i c i ó n del estado tres, el m i s m o que
en r e a l i d a d corresponde a 40.000 p u l s o s de d i c h a s e ñ a l , y al
m i s m o tiempo d e s v i r t ú a la m e d i c i ó n de tal señal p r e s e n t a d a
en la fotografía 9 por haberse u t i l i z a d o un instrumento
de
m e d i d a cuya l e c t u r a incurre en un error de o b s e r v a c i ó n .
La d u r a c i ó n del p u l s o de carga de datos es s u f i c i e n t e y mayor que la m í n i m a e s p e c i f i c a d a por el fabricante.
El cons_u
mo de c o r r i e n t e m e d i d a es bajo y se e n c u e n t r a d e t e r m i n a d o
p r i n c i p a l m e n t e por el c o n s u m o de los i n d i c a d o r e s a 7 segme_n
tos, de los
i n t e r r u p t o r e s r o t a t i v o s , los
i n d i c a d o r e s 1 u m i n_o_
'sos, el relé, y la p o l a r i z a c i ó n del d i o d o zener u t i l i z a d o p_a
r a e n e r g i z a r a l sensor.
- 90
La c o n f l a b i l i d a d del e q u i p o di s e n a d o y construido es a l t a ,
d e b i d o . a las t é c n i c a s d i g i t a l e s utilizadas'.
Su p r e c i s i ó n d_e
p e n d e m u c h o de l a exactitud que presente l a señal del relo'j
de p e r í o d o , y su correcto f u n c i o n a m i e n t o de la a d e c u a d a di_s
p o s i c i ó n del sensor de p r o x i m i d a d y de los discos m e t á l i c o s
encargados de generar la i n f o r m a c i ó n a ser p r o c e s a d a .
3.3. CONCLUSIONES' Y RECOMENDACIONES.
Se recomienda en lo que se refiere al disco de f i b r a , -construirlo tomando muy en cuenta las e s p e c i f i c a c i o n e s anotadas
en lo que se refiere a d i m e n s i o n e s y simetría que d e b e n gua_r
dar los discos metálicos, l o s - q u e además de tener las d i m e_n
siones m e n c i o n a d a s , de preferencia 'deberían • ser de hierro.
Respecto.a la d i s t a n c i a de s e p a r a c i ó n entre' los d i s c o s metjá
l i e o s y el sensor, es r e c o m e n d a b l e guardar una d i s t a n c i a de
5 milímetros, y dar el soporte necesario al sensor
fin de mantener -su a l i n e a c i ó n y d i s t a n c i a .
con
el
D e b i d o a la utj_
l i z a c i ó n de -un c a b l e para conectar al sensor a cierta dista_n
cia del e q u i p o detector de g i r o , se r e c o m i e n d a c a m b i a r la r_e
sistencia Ríe de p o l a r i z a c i ó n del sensor por una resistencia
fija de 1 K i l o - o h m i o y un potenciómetro de 500 o h m i o s en se;
rie con el fin de compensar las pérdi das. p r o d u c i d a s en el GJJ.
ble m e n c i o n a d o o realizar p o s i b l e s ajustes en los n i v e l e s d e
la señal del sensor.
En lo que se refiere al. c i r c u i t o i n i c i a d o r del t i e m p o de-con
- 91 trol se s u g i e r e i m p l e m e n t a r un potenciómetro externo con el
fin de tener l a c a p a c i d a d de fijar este tiempo'de conformidad con l a s n e c e s i d a d e s del motor que se controla por parte
del operador del e q u i p o .
Este t i e m p o debe c u b r i r los reque_
r i m i e n t o s de todos los motores que se desee controlar y que
se. u t i l i c e n e.n una cierta i n d u s t r i a .
t
Dado que en la co'nf i guraci ón utilizada para r e a l i z a r l a s pru_e_
bas del e q u i p o , el e n c e n d i d o y a p a g a d o del e q u i p o . s e e n c u e_n_
tran c o m a n d a d o s por señales externas, se nota una d u p l i c a c i ó n 'de funciones en el interruptor de e n c e n d i d o del e q u i p o ,
así como en la l á m p a r a i n d i c a d o r a correspondí'ente, por lo que
p o d r í a n ser e l i m i n a d o s , o, en el caso del interruptor rnontaj^
lo internamente para p r o p ó s i t o s de m a n t e n i m i e n t o del equipo.
Puesto que la a l i m e n t a c i ó n i n d u s t r i a l provee fases de 220
v o l t i o s AC, y que la.mayoría de contactores
se activan
con
tal voltaje, se recomienda c a m b i a r la a l i m e n t a c i ó n del equj_
po al voltaje m e n c i o n a d o . *
Respecto al montaje de los elementos se sugiere montarlos s_p_
bre un c i r c u i t o impreso para obtener una mayor c o n f i a b i l i d a d
en las c o n e x i o n e s y proveer una mayor área de d i s i p a c i ó n
a
l.as resistencias que alimentan a los indicadores a 7 segmeji_
tos .
Con el propósito de.complementar las características del ' d e_
tector de giro p u e d e en un futuro i m p l e m e n t a r s e un control
-- 92" -
m á x i m o de v e l o c i d a d , e l ' _ m i s m o que protegerá a los motores
c o n t r o l a d o s sobre e m b a l a m i e n t o s .
Por ú l t i m o , es r e c o m e n d a b l e u t i l i z a r en las c a l i b r a c i o n e s p_e_
riódicas del reloj de periodo, un instrumento de medida con
una buena p r e c i s i ó n .
Se- l l e g a a la c o n c l u s i ó n de que el e q u i p o construido esaltjr
mente c o n f i a b l e y que las recomendad ones menc lona das compl_e_
mentarían sus características y aumentaría su versatilidad.
ANEXO
DIAGRAMA
CIRCUITAL
General
1. Character Height
(8, 10 and 11 position) .,, -.190" (4.8mm)
(16 position)
...,..: .120" (3.1mm)
2. Weight per Switch
,7gm
3. Switch Positions Available .. .8*, 10,11,16
4. Operating Forcé, Either .
Direction
Approx. 10 oz. (280g'm)
Mechanícal
1. Housíngs are ABS fíame reíardant, matte
finish. UL recognized-SE-O raíing.
2. P.C. Boards are FR-4, .032" (0,787mm)
thick with 50 millionths gold píate over nickel
over 2 oz. copper lamínate.
3. Contacts are gold plated berylium-copper.
4. Mínimum life 1,000,000 detenís either
dírection.
*with stops
- '
Electrical
1. Contact resistance 0.100 ohms (initial)
2. Rated load—Non-switchíng 2 amps @
115VACor28V
DC switching; .050 amps @ 28V AC or DC
3. Dielectric strength 500 VAC.
4. Insulation resistance, 1000 megohms
between adjacent contacta at 25 degrees C
and 20% RH.
Envíronmental
1. Operating temperature from —40 degrees
C ío +70 degrees Ó. Storage temperature
—40 degrees C to +90 degrees C.
2. Shock,100G's,6MS.
3. Vibration, 15 G's, 70-2000 Hz. 4. Humidity, 96 Hrs., 95% R.H.
MOUNTING
REAR
'* ;•' Each pair of end caps has
• '""'•
,125" mounting holes.
FRONT
Each pair of end caps
has two integral
snap-springs for locking.
BÍ 2 - M 1 2 I
l[Hz]
1A |mA]
Swilchlnfl lroq»ont;y
M&xlrnuní lo¿iu current
O
0
6
AC proxlmity switches ara used as controls (or AC operated
davicas. The locd is connacted in a similar mannof to
mechflnical swilches by means oí wires. The switchas are
cviiitablg in two vollaga rangas:
20-SOVoraO-250V
t
'
O Inductive Proximlty Swüches for
AC Applications
20
Hystorasís
• Load cutrent
Load cuírent (continuous)
Permisslblo surga curran!
Lino Iraquency
Supply voltago
—O-W—O
-
> 3% <\3\0 m?
Mcx 250 mA
8A
Mili 20 rnA.
40 - 60 Hz
BO-260V
Voltaga Rango
(U-codo)
>3S<15%
__,, ,.
¿W)rm
'Ollior vnlirgos (llxod) rjg. 12, -10 or 60 V on npplicolion.
"
Hystororls
"
150niA
appfox 16 mA
120mA 1260 mA|
Prolectlonls piovided
Relonsu cuir. ni ovarload or Ehort-clrc.
Qulusciuil cuuunl
Mnxloudcwiant
Hippla
7
(U-C odo)
"\/oltago
1
Hancje*
.24V¿25% 10-30V 24VÍ25S 10-30V
2:10%
-^O—'—V— O-
^
Supply vollago
:/s
El
£2,2 mA
ü 1 mA
Inpul cuirant:
Sonsor undamp. (niolal aba.)
Sensor dnmp. imotal prasent)
1.2-' ,1mA
7,7 - 9 V
550 - 1050 O
50 O
Opíimum swllchlng polnt
!or remólo ampüüor)
r
—
TTB ¡1 C r
-
G0
1A IB |1
s>
i
Nominal aupply vollage U j
Intürnfil Impcdanco Rl
Máximum wlro Impndunco RL
M
so [mmj
Dütnilad (lüsciiptlon
U-codo nr.
Opofatlna s\vit. dlslnnco
L3 [mm]
L2 [mml
Codenunibarlorvoltaso
Dlmonsions
Ul [mm]
Proxlmity switchos to DIN 1923.1
Proxlmlty swltnhes for DC appllcations
Prox. swllchos fo; DC appl., sliort-clrcull protecled
Proxlmily swilchea (or AC appllcatlons
Typo
Nominal swltchlno dlstarne sn
Capjcllivo cudenl piíaks, Inductivo vollngu poaks, voltago
peaV.fi up lo 500 V/i Ws on all connocllon wif os, doslrucllon
oí ihe induciwe ptuxlmiiy swilchos due to pnlnrlly Inversión
oí ih» Input niiifeiils, wíong slgnjls dua lo wlie broakage,
swilrh-on ir ansien tí,1
• Excep! swilchas oí M O x 1 s\io
In conlrnsl lo tile inrlticliva proximily iWÍlcti lo 01(3 13234,
the oulpuí signal tn DC digital Lwllcttan changos suddonly.
Thus Ihuso switchos cnn bo ucod íor dlíect diivn oí ralcys,
üloctíOnlc modules, atn. Dopnndinfj an lliolr día. Ihe
switchos are ob'.iitr.«blu willi tllllimuil volla||a muges.
45 3-í V or 10 - 30 V, nal shorl-circull proleclcd
tJ 24 V or 10 - SO V, sriort-circult pioloctod
O Inductiva proximlty switches with
19 built-in ampl. for DC digital, outpui;
•Compites with BASF.EFA Intrlnslcnlly Sale Group U C
requuan-.cnls when usod witli ceíiiliod amplifiers lo Europeón slandaid EN 50020 (equlvalanl BrlHsh standard
DS 5501 Ptift 7). TURCK mullíanla amplillors comply with
lilis Mfintintd.
Two-wiro proximity switches to NAMUR are oluctric signal
transaucars whorü llie currsnt taken Is ctmngod by approachino. a metal larget lo tho active (acó. Thu chango In curren! can be dclecled by an ampllfler-rolny (og. TURCK
multiiafe) Tlió lechnlcal dalH coriesponils to NAMUft*
stünd.ifds to DIN 19 23-I.Thus ihose switchas may DO o|!urated IQ Inltlnüically sale circuils to proloction class (Ex) I G 5
wilhm explosión hazardous áreas.
© Inductiva proximtty switches to DIN
19234 (NAMUR) wilh analogue
outpuí:
A completa [ype-number chart appaars on paga 14,
Furlhar in(ormatlon can be derivad [rom the type-coda
(pago 15},
On tria riahl Is Ihe layout ai the tables.
Or. pagas 5 - 1 3 the stondurtl swllchos nía Halad wlth
the most Imporlaní tochnlaal dalo. Eacli consiructlon
lotm Is accompanlerf by a table showlng Ihe alternalivas available. Tho electdcál properly IB slgnilied by
o colonf-coda whero ttio colour corresponda to trie
labal colour on Iho original swltcíi, OQ. n TURCK proxlmlty swltch (ot AC appllcatlon always has a [ed labal,
a swilch lo DIN 19 234 has a bluo labal, ate.
Alternativas
Amblant Temperatura Tu*
The- admissabie tempera;ure range is - 25° C to
+ 70°C. .
-25°CSTu¿+70°C
Swltcliing Frequer.cy í
The switching frequency í Is the máximum frequency wlíh
which a change botwoon L impad and undamped condition of the proxlmlty swilcí, le. a delined sequence of
sígnols correspondíng to íhe dampening, is secured.
HyaleresísH
The sv/li.;hlng hysleresis H !P the diíferonco belweon the
-.V'ilch-iM iiolnt w'M apprt ->chlnn :arj]Bi and 'ho iwiicholí poiri with receriing large!,
Cperallng Swllchlng Distíince sa
Tho opemting swllching c;istance sa Is Ihe switching
disUince usablo under consideration of all llmil valúas.
Hs valué lias betv/epn O and 81% of'the nominal svvilching
üisíonco an.
O íj sa :¡ 0.21 sn
Nomina! Swltching Distante sn
_ T h e nominal switching distance sn Is a characterlstic
valué of the switch where ipread in characterlstics and
allowancos for amblen! changas, such as temperature
and vollage, oro not considerad.
It should be noíed that Ihe switching distance depends on material thlckness and size of the tar-
diameter.
Details oí Target:
Slaol ST 37,1 mm thick, squars forrr. *.¡de length equal
to dif.meter oí statsd circle on ne sensing face,
alterna' •. jly 3 x sp, ií thls vnlue is gn.ater than íhe circle
Bi . - . .
^,-JJ///
1P 67
Shock and Vibration Rüsistance
(ÍQ-IEC 60-2-27 or63-2-C)
Protectlon ciaas
(lo DIN 40050)
The dimonsions stnlod correspond to European Sta
dards. Under cerlain circumstances1 tho dimensio
may'be reduced. Mounüng Information fur any pro
mity switch Is available on request. '
•Skolch -1'
Flush mounting is not permisslble when a free space
necessary for maintaining the standardised valúes
Ihe switch (sketch 3). When soveral proximity swilch
are lo be mounted side byside.aspacing cJistance rn
be maintalned as shown In sketch 4.
Ni . - . .
Proxlmity Switches for Non-Fluoh Mounting
Sketch 1
A pfoxlmity swltch can be llush mounted in metal
It can be surroundod by any metal up to Iho plañe
the sensing tace wilhout losing its standardisod valú
(sketch 1). When proximlly switches are to be mouní
side by side, a spaclng distance must bo maintained
shown in sketch 2.
Proxlmity Swlíchea íor Flush Mounting
SwItchÜmj distancá
The switching disíanoe Is the dlstance át which the
targai, when approaching tho sensing face, produces
a chango of signal.
(Measurlng methnd to Nor-Ti EN 50010)
Definitbns
.
.
Instrucciones de montaje para el sensor de los Impulsos sin unión mecánica
+
3
O
O
4
Sensor
negro
0
p
O
5
6 7
O
O
8 9 '
C3
•
O
1 0
. '
1
?
11
0
12
Sensor amortiguado.
Causa dej defecto
Con la anterior medición pueden observarse los siguientes errores:
Régimen de marcha
Red
Con sensor amortiguado el
voltímetro debe indicar una
tensión de approx. 8 V—
0
Por favor, tengan presente lo siguiente: Caso de que la medición se efectúe en aparatos
Incorporados a máquinas en movimiento, la aguja del Instrumento de medida no puede
seguir las rápidas variaciones de la tensión, observándose por lo tanto solamente una
oscilación de la aguja. Mejores resultados se obtienen cuando la medición se pueda
efectuar en una máquina que esté a punto de pararse,
Con sensor no amortiguado
el voltímetro debe indicar
una tensión menor de 6 V=
J
blancc
2
1
C
Controlador de revoluciones
Es necesario un voltímetro con una resistencia de entrada de aprox. 10 KOhm/V y un
campo de medición de O a 10 V en corriente continua. Se conecta el sensor al
controlador de revoluciones y se pone en servicio el controlador. Luego se conecta a
las bomas I + y 2- del controlador de revoluciones (bomas 7+ y 8- en el tip N)
el voltímetro adícionolmente al sensor.
Prueba de funcionamiento del sensor conectado al controlador de revoluciones:
Los sensores de los impulsos sin unión mecánica, consisten fundamentalmente en una
ca¡a que contiene un circuito oscilante electrónico, Al acercar una masa metálica
al-circuite oscilante, se amortigua éste. Las variaciones en el consumo de corriente
del circuito oscilante, cuando éste'esíá amortiguado o no, son registradas como impulsos
por el controlador de revoluciones conectado. El funcionamiento del cantrolador de
revoluciones es en gran parte Independiente de la forma de los impulsos del sensor, sin
embargo, para el funcionamiento correcto del circuito, deberán observarse determinadas
reglas de montaje que vienen indicadas en estas instrucciones.
La denominación de| tipo de nuestro sensor de impulsos Indica al mismo tiempo |a separación
máxima admisible entre el metal férreo amortiguador y la cara frontal del sensor," "; ,'
P . e , DG 10 = distancia de ¿anexión 10 mm. Caso de que se usen metales no férreos,
deberán tenerse en cuenta los siguientes factores de corrección, p . e . con cromo-nique]
se disminuye la distancia de conexión debiendo aplicar el factor 0'9, con ajurninio el
0'45, con latón el 0'5 y con cobre e] 0'4,
fr-
.-
La tensión .de 8 V= no desciende
a pesar de ésto.
El sensor esiá suficientemente
amortiguado, polaridad correcta;
¿* (•„
•fnln&O
^
¿
•*,
t
Mete
\o
Sensor
Campo de dispersión
(controlar el blíndaja).
Sensor defectuoso o bien existen
perturbaciones en e] nivel de
Impulsos ...
Sensor conectado con polaridad
equivocada (cambiar las conexiones
del sensor) o bien desconectar los
cables del sensor,
\l
La distancia entre el metal de conexión y la cara frontal del sensor debe ser como
máximo igual a la cifra mencionada en el tipo en milímetros.
Las partes metálicas de las máquinas en
las proximidades de la cabeza del sensor
varían el campo de dispersión y con
ésto la sensibilidad de reacción del sensor.
Los sensores forman un campo de
dispersión magnético en la cara frontal,
sobre el cual Influyen las masa metálicas,
Montaje correcto del sensor:
3.
Sensor no amortiguado.
Lq (ensiónde 8 V- no
desciende por debajo los á V":
Correcto
Sensor
v\etal
Correcto
Sensor
Correcto
Metal
Erróneo
Correcto
Al disponer varias masas metálicas para producir varios impulsos por vuelta de |a máquina, debe
tenerse en cuenta que las masas metálicas estén suficientemente distanciadas la una de |a otra.
Erróneo
/ Metal
La masa metálica de conexión que debe Influir sobre el sensor, debe estar separada suficientemente de otras partes de la máquina, para evitar Influencias estrarías sobre el sensor.
Met
Meta
rx\\\\\\\
Aeíal
' :
v
-
•
'• . '•
-
La sigla del nostro generatore di ¡mpu|si indica anche la massima distanza ammisslbÜe
fra la parte metallka ferrosa di azionamento e la parte'fronlale del generatore.
Per esempió: tipo DG ]0 = ]0 mm distanza di azionamento.; Nel caso vengano utilízzate pafti rnelalliche non ferróse, fare attenzione ai faítori d¡ correzjone per la
diminuzjone della distanza di aziohamento.
• ••
II generatore d'impylsi senza accoppiamento meccanico é costitulto da una custodia nella
quale é móntate uq circuito osci||aíore eletíronico, Avvicínandosi una massa melódica
all'oscíallatore, questo viene smorzaío (atíenuato ). II diverso assorbimento d¡ corrente
d e l t ' o s c l t l a t o r e attenuato o non attenuaío viene regístralo come un impulso dal ricevltore
de] controllagirl. 11 funzionamento del contrallagiri-é normalmente Indipendente dalla forma
dell'Impulso del generatore, tuttavia per un corretto funzionamento del circuito bísogna
fare aftenzlone a cerfe linee caratíeristiche e costruttive indícate ¡n queste istruzioni.
Istruzjopi d¡ montagglo per II generatore d'Impulsi senza accopiamento meccanico
I
Cables de unión cortos.
Cables que no están colocados paralelemente a
otros cables.
•
'
:
Cables de longitud arbitraria, colocados Indepen. dientemente en tubos de acero (tubo Stapa). -'
(Tubo de acero conectado a tierra por un solo lado)
Cables de unión largos.
Cables colocados paralelamente a otros cables
que alimenta a motores o a lineas de mando.
Cables colocados sobre plataformas.
Advertencias : No juntar en un cable común los cables de los sensores para diferentes
consoladores de revoluciones.
El cabje blindado se recomienda para:
';' •• '
: , . ' -
'Según nuestras experiencias el cable
blindado no es necessario en :
•
Los Impulsos perturbadores que se entremezclan en el cable de unión, pueden Influir
sobre el controlador de revoluciones. Para subsanar esto, puede emplearse un cable
blindado, tendiéndose a tierra generalmente por el lado donde esta el controlador de
revoluciones, (p.e. bomas 2 para JMNC y UMNC)
La distancia entre e| sensor y el consolador de revoluciones debe ser como máximo
de 300 m, con cable de O'75 mm de sección y de 500 m con cable de 1'5 mm .
En el montaje del sensor debe tenerse presente que caiga dentro de
las temperaturas ambiente compredídas entra -20 C y +70 C.
Cableado:
'
'."' .-.
Atención:
Los ejemplos anteriores están basados teniendo ya en cuenta las posibles tolerancias
propias de nuestros sensores o consoladores de revoluciones, En condiciones de
montaje difíciles, nuestros consejos para el mismo pueden discrepar aisladamente,
debiendo, sin embargo, en todo caso comprobarse el funcionamiento correcto del
aparato, medíante medición de la tensión. Caso de que se cambie algún aparato debe
repetirse la medición, ya que debido a las tolerancias propias puede variar el
funcionamiento: En máquinas altamente revolucionadas, debe tenerse presente, que
el Impulso generador debe tener una duración de O'002 seg. como mínimo.
Generalidades:
\
—
La anchura o diámetro de la masa metálica de conexión debe tener el diámetro del sensor como
minimo y cubrir completamente la cara frontal del sensor al pasar rápidamente sobre
V
-£.
Special Purpose Devices (cont'd)
Silicon Controlled Switch
(SCS)
ECG
(10K)
v
*1GT
BVCER
HFE
Transistor Basing
Max
Volh
Volh
Volh
Volh
Min
Max
mA
PNP
-70
-70
-70
0.1
1.0
0.8
NPN
70
5
70
15
1.0
1.2
BVCBO
Type
'
BVEBO
.
1T
p.
T™
Max
mA
Max
mA
TSM
Mox
mA
50
100-
500
VGT
Thyriiror Basíng
1H
Max
mA
"D
Max
1 0
200
mW
Bilateral Trigger Diodes (DIAC's)
Package/
OuHine
No.
TO-72
Fig , 58
U0"(27.94)
MIN,
(2 LEAOS)
P D mW
Volh
Blp Max
mA
BIR Mox
mA
Vo'lts
Volh
20 ±4
20 ±4
1
1•
6
ó
250
300
2
28 ±4
28 ±4
1
1
ó
6
250
300
2
32 ¿4
32 ±4
1
.1
ó
6
250
300
Type
'pulse
Amps
BVp
Volts
ECGÓ40Ó
2
ECG 6407
ECG ¿408
ECG
BVR
AV p
* V R'
TO-92
DO-7
Package/
Outlíne
N¿.
.2IO'{5.33)
MAX.
DO-7
Fíg. 59
TO-92
Fig, 510
Fig. 59
Metal Oxide Varistor (MOV)
.RMS
Volfs
ECG
Type
Récurrent Peale
Idle Volh
ECG 524
150
212
ECG524V13
130
185
Avg . Power
Diss.
Watts
Energy
Joules
20
•
20
•
20 p.sec
Amps
Outltne
No.
0.85
4000
Fig. SU
0.8
2500
Fig. Sil
Quartz Oscillator Crystals
ECG
Frequency
Tolerance
% af 25°C
Load
Capacitance
Copacitonce
(Pin ro Pin)
pF Max.
EíTective
Resisíance
Ohms Max.
Operating
Temperafure
Range °C
Tempe roture
Drift
%
Type
Frequency
MHz
ECG358
3.579545
± .003
Parailel Res.
18 ± .5
7
100
+20 to +65
± .003
ECG 358 A
"3.579545
± .003
Series Res.
7
100
+20 to +05
± .003
ECG 358 B
3.579545
± .003
Parailel Res.
34. 7± .5
7
100
+20 te +05
± ,003-
Fig. 512
PF
Fíg. S13
.75"
. .75" _|
"(19.051
(19.05)
.75'
(I9.O5)
,75"
119-05)
.75"
(19.05)
.75"
(19.05)
-.375'(9.53)
.375'
(9.53)
).35'(5.89l
O
MC14022B
MOTOROLA
CMOS MSI
OCTAL COUNTER/DRIVER
The MC14022B ¡s a four-stage Johnson octal counter vvíth buílt-in
code converter. Hígh-speed operatíon and spíke-free outputs are obtained by use of a Johnson octal counter desígn, The eíght decoded
outputs are mxmally low, and go high only at their appropriate octal
time period. The output changes occuron the positive-going edge oí
.the clock pulse. Thís part can be used In frequency división applicatíons as well as octal counter or octal decode display applicatíons.
•
•
•
•
•
•
•
•
Fully Static Operation
DC Clock Input Circuit Allows Slow Rise TÍmes
Carry Out Output íor Cascading
12 MHz (typical) Operation @ VDD = 10 Vdc
Divíde-by-N Counting
Quíescent Current = 5.0 nA/package Typícal @ 5 Vdc
Supply Voliage Range = 3.0 Vdc to 18 Vdc
Capable of Driving Two Low-power TTL Loads, One Low-power
Schottky TTL Load or Two HTL Loads Over íhe Rated Temperature Range
• Pin-for-Pín Replacement for CD4022B
ILOW-POWER COMPUEM6NTARY MOSl
OCTAL COUNTER/DIVIDER
LSUFFIX
P SUFFIX
CEHAMIC PACKAGE
PLÁSTIC PACKAGE
CASE 62O
MC14XXXH __ Sutflx
t
MÁXIMUM RATINGS [Voltages referenced to Vss)
Rating
VDD
DC Supply Voliage
-0.5 to-t-18
Cemmíc Pack
Plaitlc Packat
Extended Operaiing
Ternperaiure Range
- C
Limited Operarios
Tempefíture HsDQe
-0.5 10 V D D 4 0.5
DC Curieni Doin per Pin
Operating Temperaiure Range — AL Dewice
CL/CP Dewice
FUNCTIONALTRUTH TABLE
[Posilive Logic)
-55 to-t-125
-40 to +85
tufe Range
CLOCK
5NABLE
CLOCK
0
RESET
OUTPUT • n
0
n
D
0
0
ni 1
n
o
0*1
X
1
X
-J
O
~A
X
*v_
i
LOGIC DIAGRAM
Denote
L
P
-A
Symhol
Inpui Voltage, All Inpuis
Siorage Te
CASE 648
ORDERING INFORMATION
r~
X
X
0
1
X
BLOCK DIAGRAM
02
03
Clock
Enablc
Qd
Q5
06
Re»t
15
O
V D D - Pin 16
7-68
07
n
n
00
1, Otherwiw - O
MC14022B
6LECTRICAL CHARACTERISTICS
Syrnbol
Characterislic
Ouiput Voliage
vin T V DD °' 0
"0" Level
"1" Level
V¡n-OorVDD
Input Voltage"
(V0 • 4.5 or03 Vdc)
(Vo *9.0or 1.0 Vdc)
( V g - 13.5 or 1.5 Vdc)
"0" Level
"1" Level
(Vo - 0.5 or4.5 Vdc)
(V0 * I.OorS.O Vdc)
(V0 - l.Sor 13.5 Vdc)
Output Drive Curren! (AL Device)
I V QH '2.5 Vdc)
Source
(V O H -4.6Vdc)
(VOH - 9.5 Vdc)
(VQH- 13.5 Vdc]
(VQL = 0.4 Vdc]
Sínk
(VQL - 03 vdci
(VoL-1.5 Vdc)
Ouiput Drive Curren! (CL/CP Device)
|VOH =2.5 Vdc)
Source
(V O H -4.GVdc)
VOL
VOH
Sink
(VOL " °-5 vdc)
(VQL -1.5 vdc]
Input Curren! |AL Device)
Input Curren! (CL/CP Device)
Inpul Capacitance
Vdc
Min
Max
5.0
10
15
-
0.05
0.05
0.05
5.0
10
15
4.95
9.95
-
4.95
955
14.95
-
14.95
5.0
10
15
-
1.5
3.0
4.0
5.0
10
15
3.5
7.0
11.0
-
5.0
5.0
10
15
-1.2
-
Max
Min
0
0
0
0.05
0.05
0.05
-
0.05
-
5.0
10
15
0.05
_
_
4.95
-
2.25
4.50
. 6.75
1.5
3.0
3.5
2.75
5.50
8.25
-
Un¡t
Vdc
Max
0.05
Vdc
_
9.95
-
14.95
-
~
-
13
3.0
4.0
3.5
7.0
_
Vdc
4.0
VIH
-
7.0
11.0
-
Vdc
11.0
-
-0.7
- -
mAdc
IOH
IOL
-0.25
-0.62
-1.8
0.64
-
-1.0
-0.2
-0.5
-1.5
-1.7
-0.36
-
-0.9
-3.5
-
-035
0.88
2.25
8.8
-
036
0.9
2.4
-
—
-0.6
-0.12
-
-0.3
-1.0
—
-
-
0.51
13
-
3.4
-0.8
-1.7
-0.16
-0.36
-0.5-
—
-0.4
-1.4
-
-1.2
-0.9
-3.5
5.0
10
15
0.52
1.3
3.6
-
0.44
-
1.1
3.0
Mn
15
-
±0.1
-
'in
15
-
103
-
10.00001
10.00001
Cin
—
-
-
~
_
5.0
10
—
5.0
10
15
1.6
4.2\0
-
-0.14
-1.1
-
rnAdc
—
-
IOH
rnAdc
5.0
5.0
10
15
IOL
-0.2
Quiescent Curren! (AL Device}
(PerPackage)
'DD
5.0
10
15
-
20
-
Quiesceni Curreni (CL/CP Device)
(Per Package)
IDD
5.0
10
15
-
20
40
80
-
Total Supply Current" "t
(Dynamic Plus Quiescent,
Per Package)
[CL • 50 PF on all outputs, all
buflers switching]
Thigh"
Typ
Min
VIL
(VOH -9.5 Vdc)
I V OH" 133 Vdc)
(VQL «0.4 Vdcl
25°C
T]ow"
VDD
IT .
0.88
2.25
8.8
-
mAdc
—
-
0.9
2.4
-
±0.1
-
±1.0
±03
-
±1.0
íiAdc
yAdc
5.0
7.5
—
-
PF
0.005
0.010
0.015
5.0
10
20
_
150
3OO
600
fiAdc
O.OO5
20
40
80
150
300
600
uAdc
0.010
0.015
5.0
IT - 10.28 fiA/kHz) f + |DD
10
IT" (o.56pA/kHz f+ IDD
i T -(a.85MA/kHzJf + IDD
15
0.36
~
—
—
;
MAdc
. - '
•T|ow • -55°C for AL Dev¡ce.-40°C ¡or CL/CP Device.
Thigh " -*1250C for AL Device, +85°C for CL/CP Device.
^Noise ¡mmuniíy specífied for worst-case input combínalion.
Noiie Margín lor both "1" and "O" level "1.0 Vdc min <? Vrjp • 5.0 Vdc
2.0 Vdcmín@ V DD -10 Vdc
2.5 Vdc mín @ V DD - 15 Vdc
TTo calcúlale total lupply curren! at loads otrier than 50 pF:
ÍT'CÜ- l T <50pF) + 1.25x1G-3 |CL-50) V DD f
wriere: If is in pA (per psckage), C(_ ¡n pF, vpD I" Vdc, and f in Mz is input frequency.
* "The formulas given are for the lypical characteristící only at 25DC.
Thii devíce containi circuitry 10 protect the ínpuii agaínn damage due to hígh natíc voltages or electric fieldi; however, ít ¡i advísed ihai normal precautíoni be taken to nvoid applícatíon oí soy voltage hlgher than máximum rated voltoges to thii hígh impedance cifcuit. For proper op«ratíon ¡I ís recommended irial V;n aod V out be conrtralned lo The rar>9« Vjg < (V¡n or V o u t )
<VDD.
Unuied ínputs muit alwayí be tíed to an approprlate logic voltage tevel (e.g., either Vgg or Vrjrjl.
7-69
• ?'¿&á8té^$mt
MC14022B
SWITCHING CHARACTER1STICS*
(CL - 50PF. TA - 2S°C)
Symbol
Char»ct*r"iEtlc
VDD
Mín
Typ
Max
5.0
10
15
—
_
180
90
65
360 .
5.0
10
15
—
-
100
50
40
200
100
80
500
230
175
1000
trun
Output Rís* Tirrve
tTLH = 13.0 ru/pF) C L H-30ni
t-pLH " (1-5 ra/pP' CL + 15 ni
rn.H-11.1 m/PF)CL+10ns
Output FalITÍme
TfHL" (1-5 ns/pF) CL + 25 ns
tjHL- (0.75 ni/ P FlC L + 12,5 ni
ns
-
180
130
ns
tTHL
tTHL" 10.55 m/pF| CL-M2.S ns
Propagation Delay Time
Reset to Decode Output
-
ni
tpLH,
IPHL
5,0
10
15
tpLH tpHL* *1-7 "w/pF) C|_ + 415 m
*PLH TPHL ~ '0.66 ni/pF) CL~*- 197 ns
^LH.tPHL" 10-Sns/pF) CL + 15Om
Proftógation. Deíay Time
Ciock to COUT
—
-
460
3SQ
ni
'PLH.
TPHL
5.0
10
15
IpLH 1PHL " 'I-7 fs/pF) CL + 315 ni
VLH tpHL" I0-66 ns /P F > Cl_'f1'l2ni
tpLH TPHL " 'Oí ns/pF) CL •*- 100 ni
Propagaiíotí Delay Time
Clock to Decode Oinput
tpLH TPHL " I1-7 "s'P^l CL + 415 ns
—
-
400
175
125
BOU
350
2SO
500
230
175
10OO
ni
tpLH.
IPHU
5.0
10
15
tpLH tpHL ' I0-66 n'/pF) C L + 197 ns
*PLH tp^L " 03 ns/pF) CL+ 150 ns
Turn-Off Delay Time
Reiet to Cuut
tpLH - (1.7 m/pF) CL + 315 ns
tpLH " (0.66 ns/pFI CL + 142 ni
l P LHM0.5ru/pF)CL+100ns
—
—
-
460
350
ns
tPLH
5.0
10
15
Clock Pulse Wldth
Oock Frequervcy
TVVH
5.0
10
15
fcl
5.0
10
15
•
Reíat Pulí* Width
twH
Reset RemovaJ Time
Vem
ITLH ITHL
Clock Input R¡» and Fall Time
—
~
250
100
75
~
—
400
175
125
125
50
35
5.0
12
16
—
_
MHz
6.7
250
125
95
—
-
5.0
10
15
750
275
210
375
135
105
—
-
5.0
10
15
m
2,0
5.0
—
50O
250
190
-
-
n»
ni
—
No Limh
^su
5.0
10
15
. 350
150
115
175
75
52
Clcx:k Enable Remowal Time
trem
5.0
10
15
420
200
140
260
1OO
70
7-70
800
350
250
5.0
10
15
dock Enable Setup Time
*The formula gíven h for The typical cha ráete rinid only.
Unh
—
—
—
—
-
ni
m
(M)
MOTOROLA
MC14040B
12-BIT B1NARY COUNTER
CMOS MSI
The MC14040B 12-stage binary counter is constructed whh MOS
P-channel and N-channe] enhancement mode devices in a single monolithíc structure. Thís pan ís designed whh an ínpuT wave'shapíng
círcuít and 12 stages of ripple-carry bínary counter. The dev ce
advances the couní on the negative-going edge of The clock pu se.
Applications include time delay circuÍTs, counter controls, and frequency-drivrng circuits,
ILOW-POWER COMPLEMENTARYMOS)
12-BIT BINARY COUNTER
• Fully Siaiíc Operation
•
•
•
•
QuiescenT CurrenT = J 5.0 nA/package typical @ 5 Vdc
-Noíse Immuníty = 45% of VQD typical
Diode Protectiqn on AII Inputs
Supply Voltage Range = 3.0 Vdc to 18 Vdc
LSUFFIX
CEHAMIC PACKAGE
CASE 620
PSUFFIX
PLÁSTIC PACKAGE
CASE 6AB
• Low Input Capacítanos = 5.0 pF Typíca]
ORDERING INFORMATION
• Capable of Drivíng Two Low-PowerTTL Loads, One Low-power
Schonky TTL Load orTwo HTL Loads Over the Rated
Temperalure Range.
• Common Reset Líne
• 13 MHzTypícal CounTing Rate @ VDD = 15 V
MC1-4XXXB
Suffbc
L
'
P
,.
Denotei
C.rsmlc Paclcao*
Plástic P*ckao«
Temperatura Range
• Pin-for-Pin Replacement for CD4040B
Temp«r»ture Rang«
MÁXIMUM RATINGS (Voltages referenced to V SS J
Symbol
Ratíng
V DD
DCSupply Voltage
Input Voltaje, AII Inpuii
DC Curren! Drain per Pin
OperatingTemperature Range — AL Device
CL/CP Device
Storage Temperatura Hange
V in
1
TA
TItg
Valué
-O.Strj+18
Unh
Vdc
-0.5 ID V D D + 0.5
10
-55 to+125
-AO 10 +85
-65to+150
Vdc
mAdc
°C
TRUTHTABLE
CLOCK
RESET
OUTPUT STATE
_J~
0
No Chanca
—
0
Advanca to n«xt
1
All Outpim ara low
X
X - Don'I Car*
°C
LOGIC D1AGRAM
(-1
C
0
C
Q
-U
C
d
C
R
Q
R
Qrt - Pin 5 Q7 - Pin *
O5 - Pin 3 Q8 - Pin 13
06- Pin 2
09 - Pin 12
7-112
-L.
C
C
D
C
Q
C
R
Vnn-Plnl6
Q
Q
ñ
_L
C
Q
C
Q
R
_u
C
Q
C
R
MC14040B
ELECTRICAL CHARACTERISTICS
VDD
Char»ctorÍítJc
Ouiput Voltage
V¡n-VDDorO
"0" Level
"1" Level
V;n-OorVDD
Input Voltagef*
"0" Level
Svmfaol
Vdc
VOL
5.0
10
15
VOH
|VO - 9 . 0 o r 1.0 Vdc]
1VO - 13.5 or 1.5 Vdcl
(V o - 1.0or9.0 Vdc)
(V 0 - 1. Sor 13.5 Vdc)
- 13.5 Vdc)
sin*
IOL
(VOL" i.s vdc)
Ouiput Orive Curren! (CL/CP De«lce)
. (V OH - 2.5 Vdc)
Source
|V O H -9.5Vdc]
|V O H - 13.5 Vdc]
Sink
IOL
I V OL° °-5 Vdc]
(V OL =1.5 Vdc]
Input Current (AL Oevicel
Input Current (CL/CP Device]
nput Capacitance
0,05
-
0.05
4^5
9.95
-
14.95
M,x
0
0.05
0
0.05
0
0.05
4.95
5.0
9.95
10
14.95
15
Mín
Mix
0.05
-
Unit
Vdc
0.05
0.05
Vdc
4.95
9.95
-
-
14.95
Vdc
-.
5.0
10
15
3.5
7.0
2.25
1.5
3.0
4.50
3.0
4.0
6.75
4.0
13
-
.
-
13
3.0
4.0
' 3.5
7.0
3.5
2.75
7.0
5.50
11.0
11.0
8.25
11.0
-1.2
-1.0
-1.7
-0.7
-
~
.-
Im
'm
C¡n
Vdc
mAdc
-0.25
-0.62
-
-1.8
5.0
10
15
0.64
5.0
-1.0
5.0
10
15
-0.2
5.0
10
15
0.52
1.6
4.2
-
-Q.2
-0 .36
-0.5
-0.9
-1.5-
-33
0.51,,
. 0.88
1.3-;
2.25
3.4.
8.8
-0.14
~
-
-0.35
-1.1
- :
mAdc
0.36
0.9
2.4
-
IOH
lV O H -4.6Vdc|-
(VOL • 0.4 Vdc)
_
5.0
10
15
5.0
5.0
10
15
(VOH -9.5 vdc)
!VOL = O-4 Vdc)
(VQL° °-5 vdc]
0,05
Thíqh*
Typ
'OH
<V 0 H -4.6 Vdcl
(V O H
Mín
VIH
( V 0 - 0 . 5 o r 4 , 5 Vdc)
Outpui Orive Current (AL Device)
(V OH - 2.5 Vdc)
Source
Mix
VIL
( V Q - 4 . 5 o r O . S Vdc]
"1" Level
5.0
10
15
25°C
Tlow*
Min
mAdc
-1.7
-6.8
' -0.16
-0.5
-
-1.4
-0.36
-0.4
-0.9
-1.2
-3.5
0.44
0.88
1.1
3.0
2.25
±0.1
-
±0.00001
±0.3
-
s 0.00001
-
—
-
0.010
1.3
3.6
-
15
-
15
-
—
~
5.0
10
15
-
-0.6
-0.12
-OJ
-
-
-1.0
-
mAdc
0.36
:
0.9
2.4
-
£0.1
-
±1,0
yAdc
±03
-
£1.0
/iAdc
5.0
7.5
~
~
pF
0.005
5.0
10
20
150
300
6OO
'yAdc
-
150
300
600
íiAdc
8.8
(V¡n-Gl
3uiescem Current IAL Device]
IDD
(Per Package]
Quiescem Current (CL/CP Device)
IDD
(Per Package)
Total Supply Curreni" " t
(Dynamíc plus Quiescent,
Per Package)
IT
5.0
10
15
5.0
10
20
0.015
0.005
20
;
40
-
0.010
0.015
80
5.0
10
lT = (0.42MA/kHz
lT-IO.85 MA/kHz
15
IT = (1.43
íJA/kHz
-
20
40
80
f+loo
Í-HDD
~
pAdc
f + "DO
(Ct_ * 50 pF on all outputi, al|
bufíers íwítchingl
'T|0w " -55°C fof AL Device, -40DC for CL/CP Device.
Thigh " *125°C for AL Device, +B5°C for CL/CP Device.
FNoise immunity specified for worit-case ínput combíriation.
Noise Margin forboth "V'and "0" level "1.0 VdcmínC? V D D
* 5-° vdc
2.Q Vdcmin@ VQD -10 Vdc
2.5 Vdcmin@> V D D * 15 Vdc
TTo calcúlate total lupply current al loads other than SO pF:
IT(CL) - (-[-(50 pF) +- 1 x 10-3 (CL -50] V D D f
where: If ¡s in HA (per package), C[_ ín pF, VQQ ín Vdc, and í in kH2 ii
"The
ínput frequerscy.
formulai given are for the typical charscteristics only at 25°C.
Thís dev ce coma ni círcu try to protect
the ínputi againit damage due to hígh static
voltages or electric fíeldi; hov»ever, it íí
advísed thai normal precautíoni be taken
to avoid aoplication of any voltage hígher
than máximum raied voltages to this hígh
irnpedanc* círcuít. For proper opera t Ion it
ii recommended that V¡n and V o u t be
connrained to ttie ranga Vgg < (V;n or
v0ut> < VDDUnused ínputi muit alwayj be tied to an
aporoqriate logíc voltage level (e.g., eíthar
Vgsor V DD ).
7-113
MC14040B
SWITCHING CHARACTERISTICS»
(C L -5O PF,TA - 25°c)
Symbol
Charactnriitic
Output Rise Time
VDD
Vdc
Mín
Typ
M*x
~
180
90
65
36O
180
130
5.0
10
15
tri_H " (S.Om/pF) CL. + 30 ni
TLH * '1-5 ro/pF) CL+ 15 r»
tTLH ~ d-i M/PF) CL + IO ns
~
100
50
40
2OO
100
80
400
170
120
800
340
240
23
0.9
03
5.0
1.8
1.4
r¡-HL
Output Fall Time
ni
5,0
10
THL" (1-Sfu/pF) CL + 25 m
TTHL- <0.75ru/pF) CL 4-12.5 re
15
Propagailon Delay Time
ni
tpLH,
1PHL
tPLH " (1-7 rw/PF) Ci_ + 315m
tpHL, tpLH - (0.66ni/pF) C|_-H37ni
-
1PHL
IPHL', tPLH = (0.5f«/pF) CL + 95 m
5.0
10
15
—
~~
ClDcktoO12
1PHL
Unh
ni
tTLH
ni
5.0
10
15
tpLH - H-7 ns/pF) C L 4-2415 ns
tpHL, tPLH " !0.66ni/pF) 0^ + 867 ni
tpHl.'lPLH" '°-5 ™/pF) C L -*-47Snd
PropsQatíon Delay Time
~
_
ni
tpHL
Reset to O,,
5.0
10
15
tpHL" (1.7ns/pF) C[_^485 ns
tpHL* (0.66m/pF) CL-f 182 ni
tpHL" (03 m/pFl CL+145 ns
ClockPul«W¡dth
twH
Clock Pulse Frequeocy
dock Riíe and Fall Time
Reiet Pulie Width
5.0
10
15
fc|
SJO
10
15
TTLH 'ÍTHL
5.0
10
15
tWH
5.0
10
15
_
_
. 385 ..
150 '
115
—
—
-
570
215
170
1620
140 .
55 '
38
. —
_
33
9.0
13
6OO
45O
'
13
33
MHz
43
ni
No Limit
960
360
270
320
120
80
-
The formula given ¡s for the typícal characterístía only.
FIGURE! -POWER DISSIPATION TEST
FIGURE 2-SWITCHINGTIMETEST
CIRCUIT AND WAVEFORM
CIRCUIT AND WAVEFORMS
7-114
•ni
-
ni
'l'ft|i|i'
MC14511B
MOTOROLA
BCD-TO-SEVEN SEGMENT LATCH/DECODER/DRIVER
CMOS MSI
The MC14511B BCD-to-seven segment latch/decoder/dríver ís constructed with complementar/ MOS (CMOS) enhancement rnode devices and NPN bipolar output drívers ín a single monolithic structure.
The círcuit provídes the functions of a 4-bit storage laich, an 8421
BCD-to-seven segment decoder, and an output dríve capability. Lamp
íesi (LT), blanking (BI), and latch enable (LE) inputs are used to test
the dispiay, to turn-off or pulse modulate the brightness oí the
dísplay, and to store a BCD code, respectively. It can be used with
seven-segmentlightemíttingdiodes [LEDJ, incandescent, fluorescent,
gas discharge, or Üquid crystal readouts either directly or indirectiy.
Applications include ¡nstrument (e.g., counter, DVM, etc.) display driver, computer/calculator dispiay dríver, cockpit display driver,
and various clock, watch, and timer uses.
ILOW-POWER COMPLEMENTARY MOS]
BCD-TO-SEVEN SEGMENT
LATCH/DECODER/DRIVER
• Quiescent Curren! = 5,0 nA/package typical @ 5 Vdc
• Low Logic Circuit Power Dissipation
•
•
•
•
•
•
•
High-Current Sourcíng Outputs (Up to 25 mA)
Latch Storage of Code
Blanking Input
Lamp Test Provisión
Readout Blanking on all Illegal Input Combinations
Lamp Intensity Modulation Capability
TimeShare (Multiplexing) Facility
LSUFF1X
PSUFFIX
CERAM1CPACKAGE
CASE 620 .
PLÁSTIC P A C K A G E
CASE 6-48
ORDERING INFORMATION
MCHXXXB
Sufflx
I
L Cir.mic P.cK.o*
P Pl.mc P.cV.D*
- A E-UnO.a Op.t.
T«mp*i.lur. R.
- C Lim¡t«d Oo
• Supply Voltage Range = 3.0 Vdc to 1B Vdc
• Capable oí Driving Two Low-power TTL Loads, One Low-power
Schoítky TTL Load or Two HTL Losds Over the Rated
Ternperature Range.
•o-
MÁXIMUM RATINGS IVoltages referenced to VSS).
Rsting
DCSupply Vottaoe
Input Voltaje, All Inputi
DC Current Drain per Input Pin
Operating Temperaiure Range — AL Device
CL/CP Device
Storage Ternperature Range
Symbol
Vilue
Unh
VDD
vin
i
TA
-O.5 to+13
Vdc
T«g
Máximum Ouipui Drlve C-rrent
(Source) per Output
! OHmax
Máximum Continuoui Output Power
(Source) per Output í
p OHmBX
-O.5 lo V DD + 0.5
Vdc
10
mAdc
-55to+125
°C
^3HSb ~?S9
-40 to +85
-65 to+150
25
THUTMTXaLE
mA
IfJP JTS
50
mW
'OH
Thii devíce contains clrcuitry la protect the ínputi againit damaoe due to hign static
voltages or eleciríc fields; however, It ¡s adviied that normal precautions b« taken to
ovóla ftpplicatiotí oí any vollsge hígher thsn máximum rated voltages to thís hioh impedance circuit. A d«structive high curren! mode may occure l( V¡n and Vout is nal
conitrained to the rsnge V ss <(V¡n or V0(JI) <V DD .
Due to the sourcíng capability of this circuit, damage can occtir to the device íí VQD 's
spplied, aod the outputi are shonod to VsS BrTIÍ are at " l0^'08' 1 (Se« Máximum
BI
LT
D
C
X
X
0
X
o
1
x
X
>; x v
X X >
o
o
0
0
0
0
o
o
0
o
o
o
0
0
B
A
O D O
O O 1
O 0 1
0 1 0
0
0
1 1
1 1
0
1
1
1
0
0
1 1
1 1
Ratingsl.
Unus«d inputs musí slways be tied lo sn appropriatf logic voltage level le.g., either
rviT'Mi-
UE
0
0
1
I
1
1
0
7-382
f*i.V >**>-.
0
C
0 1
0
1 1
1 1
1 I
0
1
1
1
0
0
0
Q.VV* •
1
»-.-
1
a
i
i
i
i
_r:
;\
X - Don't C«r.
•D»p>«ndi upon th« BCD coa»
whm LE - O
^
i b c a • 1 t
l i l i l í )
1
:
MC14511B
ELECTRICAL CHARACTER1STICS
jOutpui Voltage
Vin-VDDorO
"0" Level
"1" Level
Vín-OorVDO
VOH
•
'Input Voltage3
- (V o - 3.8 or 0.5 Vdc)
[V o - 8.8 or 1.0 Vdc)
(Vo - 13.8 or 1.5 Vdc)
"0" Lftvel
Min
MÍX
Min
Typ
M«x
Min
5.0
10
15
-
0.05
-
0.05
-
0.05
-
0.05
—
-
0
0
0
0.05
—
0.05
5.0
10
15
4.1
_
4.1
9.1
4.57
-
14.1
14.59
-'
'
10
Output Orive Voltage ¡AL D«vice)
VIH
5.0
10
15
—
_
1,5
3.0
4.0
3.5
7.0
-
6.75
1.5
3.0
4.0
3.5
-
2.75
-
7.0
-
3.5
7.0
5.50
-
8.25
~
11.0
-
—
4.1
—
11.0
—
11.0
4.50
4.10
4.57
-
4.24
-
3.90
4.12
-
3.94
3.40
3.75
-
3.54
'-
~
—
—
9.10
-
9.10
9.58
-
9.1
-
—
—
_
-
9.26
9.00
9.17
—
-
—
8.6
9.00
- —
8.60
—
15
14.1
— •
8.60
—
9.04
B.9O
8.75
14.1
14.59
-
14.27
14.1S
(IOH • 20p«AdcJ
13.6
—
-
(IQH " 25 mAdc)
-
-
-
4.10
—
—
-
4.10
4.57
9.10
—
—
14.0
—
14.0
-
13.6
14.07
13.95
13.80
—
_
—
3.60
—
2.80
—
10
(IOH " S.OmAdc)
('OH • lOmAdc)
"OH ' ISmAdc)
(IQH " 20mAdc)
(|QH - 25mAdcl
8.75
_
8.10
_
15
14.1
Ouiput Drivfl Current (CL/CP Device)
IOL
—
4.24
3.60
4.12
—
3.94
—
—
-
14.1
-
—
—
82
13.2
—
—
-
-
-
13.6
—
23
-
9.10
9.58
-
9,1
—
_
_
—
9.26
—
8.75
9.17
—
9.04
—
8.10
8.90
—
8.75
14.1
13.75
-
14.59
14.27
-
-
0.51
0.88
1.3
3.4
2.25
5.0
10
15
0.52
4.2
—
—
-
1.6
—
33
3.75
0.64
4.1
3.54
13.1
5.0
10 •
15
—
—
._ •
-
—
-
13.75
—
IOL
—
3.0
2.80
—
Output Drív« Current (AL D«vica)
(V OL -0.4 Vdc)
Sink
(VoL-0.5 Vdc)
(vOL -1.5 Vdc)
Vdc
Vdc
Vdc
Vdc
5.0
(lOH " °mAdc)
(IOH " S.OmAdc)
[lOH " lOmAdc)
ilOH" ISmAdc)
[lOH " 213 mAdc)
(l O H"25mAdc)
—
3.5
—
VOH
(iQH * OmAdc)
Vdc
—
—
4.10
—
10
OmAdc)
S.OmAdc)
10mAdc)
ISmAdc)
(V 0 L-°- 5 Vdc)
( V Q L " 1 - 5 Vdcl
-
2.25
3.40
s¡nk
14.1
-
—
(¡OH" lOmAdc)
(|QH " 1S mAdc)
HOH " 20 mAdc)
([OH " 25mAdcl
(VOL "°-4 Vdcl
-
1.5
3.0
4.0
3.90
Outpui Orive Voltage (CL/CP Devíce)
HOH " 0 nnAdc)|
Source
O O H " S.OmAdc]
(IOH -10 mAdc)
(| OH - ISmAdc)
(IOH * 20 mAdc)
(lOH - 25 mAdc)
-
-
—
10 mAdc)
15mAdc)
20 mAdc)
25rnAdc)
[ton ' OmAdc)
UQH " S.OmAdc)
[IOH "
(IOH "
(IOH "
(lOH-
4.1
9.1
Vdc
5.0
Sourcei
Vdc
0.05
—
VQH
(|OH - S.OmAdc)
(¡OH "
(lOH •
UQH "
UOH"
9.58
0.05
Unít
Mix
Vdc
15
"1" Level
0.05
9.1
H.l
VIL
'
Th'tgh "
Vdc
5.0
(V 0 - 0.5 or3£ Vdcl
(V o -1.0orB.8 Vdcl
(VQ-1.Sorl3.fl Vdc)
Í'OH " OmAdch
VOL
2S°C
Tlow*
VDD
Symbol
Char»ct*f Jitíc
-
13.1
14.18
14.07
13.95
13.80
8.8
—
8.45
—
7.S
—
-
14.1
—
—
-
—
-
—
—
_ -
-
12.8
-
-
0.36
0.9
2.4
11 '
Vdc
- '
_
—
—
13.45
_
-
_
_
Vdc
mAdc
-
mAdc
1.3
3.6
-
0.44
1.1
3.0
2.25
-
8.8
-
0.88
0.36
0.9
2.4
-
(Continuad).
7-383
MC14511B
ELECTRICAL CHARACTERISTICS (Cominued)
VDD
Char»ci»rlrtic
Symbol
Vdc
lin
15
lln
15
^in
—
Inpui Cimem (AL Device)
Input Curreni [CL/CP Device)
Inpui Capacitante
ivín-o]
IDD
Quiesceni Curren! (AL Device)
(Per Packagel
Quiescenl Curten! ICL/CP Device)
IDD
[Per Package)
Total Supply Curren! ' ' 1
(Dynaniic pluí Quiescent,
"T
Per Pac k age J
5.0
10
15
5.0
10
15
25°C
T|ow*
Min
Mix
-
±o.r
Min
Typ
Thlgh*
M.x
-
lO.OOOOl
±0.1
±03
-
±0.00001
±0.3
-
-
5.0
7.5
-
5.0
10
20
-
0.005
5.0
10
20
20
Q£Q5
-
40
80
—
-
OJ)15
0.010
0.015
-
OXJ10
Min
M.x
Un'rt
±1.0
pAdc
±1.0
^Adc
-
PF
150
300
600
pAdc
150
300
pAdc
_
_
20
40
80
-
600
'+ 'DD
5.0
10
I T - -(1.9 pA/kHz
hr- 13.8 pA/kHz) f + IDD
15
'y" (S.7 ^A/kHz
jjAdc
i+ IDD
(CL « 50 uF on atl outputi, all
bu fíen swiichingl
TTo calcúlale total iupply currem ai loads other than 50 pF:
l T {C|_l-l T (50pF)+3^xlO-3|C L -50) VDD[
•T]DW = -55°C for AL Device, -dO°C for CL/CP Device.
Thigh " *125°C for AL Device. +85°C (or CL/CP Device.
*Notie ¡mmunity spectlíed [or wofst-case ¡npul combi nailon.
where: ly is in cA (per package), C[_ In pF, V Q Q in Vdc,
NOise Margin for boih "1" and "O" leve! "
and f In fcHz Ii input frequency.
" "The formulas gi^n are for the typlcal
characieriiiid only at 2S°C.
1.0 Vrjcmlnl? V Q Q * 5.0 Vdc
2.0 Vdcmml9> VDD - 1 0 Vdc
2.5 Vdcm1n@ V D D - 15 Vdc
SW1TCHING CHARACTERISTICS- (CL - 50 PF,TA - 2S°C)
VDD
Ch»rBCt»riitíc
Symbol
Output Rite Time
Vdc
Min
*TLH - (1^ ni/pFl CL + 50 ni
5.0
-iTLH • 10.7S m/pF) CL + 37.5 m
10
tTLH • (0.55 ni/pF) CL + 37.5 ni
-
15
Outcwt FalITíme
TTHL
ITHL- (l^ni/pP) Ci_ + SOnf
10
rfHL" |0^5ni/pF) CL + 37^ ru
15
_
IPLH
10
^•LH • (0.25m/pF) CL + 237.5 n»
tpLH " (0.20ns/pF) CL •*• 165 ni
tpHL" (1.3ni/pF) CL +655 ni
«PHL
40
80
30
60
25
50
125
25O
75
150
65
130
-
640
1280
250
500
15
175
35O
5.0
720
144-0
290
580
tpHL" (Q.60ns/pF) CL + 260 ni
10
tpHL" (0-35ns/pF) C L 4- 182^ ni
15
200
4OO
5.0
6OO
750
10
20O
300
Blank Propagatíon Delay Time
-
15
tp LH - |0.15ni/pF) CL +92.5m
tpHL" (O.B5ni/pF| CL +442.5 m
tPHL
15
tpHL" (0.35ni/pF) CL +142,5 ni
Lsmp Ten Propagatíon Delay Time
—
5.0
10
tpHL" (0.45ni/pF) CL +177.5 ni
ni
ni
^LH
tpLH- (0-30ni/pF) CU +305 ni
tpi_H - (0.2S ni/pF) CL + 1 17.5 ni
Unrt
ni
5.0
tpLH " <°-40 ni/pF) CL + 620 ni
M.x
ni
5.0
THL- (0.75ni/pF) CL + 37^ni
Data Prop»flation Delny Time
Typ
ni
*TLH
-
150
220
485
970
200
400
160
320
313
625
125
250
90
180
ni
, -,
ni
tPLH
tpLH ' (0-45 ns/pF) CL + 290.5 m
5.0
tpLH ' (0.25ni/pFl CL + ll2^m
10
tpLH " í°-20 ni/pF) CL -f 80 ni
15
tpHL' (l-3ni/pF) CL +248 ni
VHL
5.0
313
625
-
125
250
90
180
5.0
180
90
10
76
3fl
10
*HL" 10.45 m/pF) C L + 102^ ni
-
15
tpHL' (0^5ni/pF) CL +72.5 m
SetupTime
t«j
H oíd Time
th
IWL
Latch Enable Pulí* Wídtíi
*The formula gíven ii for the typlcal chw»cter¡iiicj only.
7-384
15
40
20
5.0
0
-90
10
0
-38
15
0
-20
5.0
520
260
10
220
110
15
130
65
.
ni
ni
-
ni
-
nj
-
(M) MOTOROLA
MC14516B
CMOS MSI
B1NARY UP/DOWN COUNTER
(LOW-POWER COMPLEMENTAHY MOS]
The MC14516B is constructed with MOS P-channelandN-channel
enhancernent mode devices in a single monolithíc structure. Thís
complementary MOS circuit finds primary use where low power dissipation and/or hígh noíse ¡mmunity ¡s desired.
This binary presettable up/down counter rnay be used as a
couming/frequency synthesízer, in A/D and D/A conversión, for
up/down counting, for magnítude and sign generation, and for dífference counting.
•
•
•
•
. BINARY UP/DOWN COUNTER
rflfrfk/"1! v
Quiescent Current - S.OnA/package typical @ 5.0 Vdc
Noíse immunity = 45% of VQD typical
Diode Protection on All Inputs
Supply Voltage Range « 3.0 Vdcto 18 Vdc
LSUFF1X
CERAMIC PACKAGE
CASE 620
• Low Input Capachance — 5.0 pF typical
• I nternally Synchronous for High Speed
'"• Logic Edge-Clocked Design — Count Occurs on Positive Goíng
Edge of Clock
* 5.0-MHz Counting Rate
* Single Pin Reset
* Asynchronous Preset Enable Operation
» Capable of Dríving Two Low-power TTL Loads, One Low-power
Schottky TTL Load or Two HTL Loads Qver the R ated Temperature Range
ORDERING INFORMA TIOM
MC14XXXB
Valué
SuffU D.noi
| — L C»i*mtc
1
P
PlMtiC P
Opvntlng
T0mp.r.
BLOCK DIAGRAM
Unit
PE
QO
DCSupply Voiiage
Input Voltage. All Inputs
VDD
-0.5to+18
Vin • -0.5 to VDD T 0.5
Vdc
Vdc
9O
10 O
15 o
R
O1
Up/Down
Clock
Q2
DC Current Drain per Pin
OperatingTemperature Range — AL Device
CL/CP Device
Storage Tempefature Range
I
T^
rnAdc
°C
12 O
pl
13 O
R2
10
-55tO-<-125
-40 lo +85
-65 lo +150
T st g
ickige
•i Op«r»ilng
T.mp.r.
1O
MÁXIMUM RATINGS (Voltagei reíerenced lo Vss)
R»tÍng
Symbol
P SUFFIX
PLAS TIC PACKAGE
C ASE fr48
°C
3
°
p3
O6
Q3
C5uí
V DD -Pin 16
Vss - Pin 8
TRUTH TABLE
CAHRY IN UP/DOWN
1
X
0
1
0
0
PH6SET
ENABLE
0
O
0
RESET
ACTION
0
N
0
Couní Up
a Count
0
Count Down
X
X
1
0
Prexit
X
X
X
I
R«*t
Thii device con alni circuitry 10 protect
the ¡nputi agairií damnoe due to hlph rtatic
adviied that no mal precauíions be taken
to awoíd applíca ion oí ariy volisoe hígher
than máximum atad vollaget to thíi hígh
Impedance circu . For proper oparst'ion it
ii recommended that V;n *nd Vout be
connrsíned to the rnnoe Vgg < [V¡n of
X - Don't C'tt
Unuwd inptiti mütl alwayt be tled lo un
appropriatf: logíc voltage leve (c.g., eíthef
7-406
MC14516B
ELECTRICAL C H A R A C T G R I S T I C S
VDO
Chirtettrixtie
Output Vologe
"0" Level
Symbol
Vdc
VQL
5.0
Vjn-VDo°rO
10
Mix
"1" Level
V[n-OorVDD
VOH
5.0
10
15
Input Voltage*
•
!
"0" Lovel
0.05
-
1
-
O.OS
4.95
9,95
-
14.95
Typ
Max
0
O.OS
0
0.05
0
0.05
4.95
S.O
935
10
14^5
15
10
(V o • 13.5 or 1.5 Vdg|.
. "1.5
-
.3.0
-
15
4.0
1.5
3.0
6.75
4.0
5.0
3.5
10
15
7.0
11.0
11.0
8.25
5.0
-1.2
-1.0
-1.7
5.0
-0.25
-0.62
-0.2
-0.36
5.50
7.0
10
-0.5
-0,9
15
-1.8
-1.5
-35
S.O
0.64
0.51
0.88
10
1.6
4.2
1.3
2.25
3.4
3.8
-O.8
-1.7
IOL
- 0.5 Vdc)
( V Q L - 1.5 Vdc)
(VOL
(VQH
15
Source
- "-6 Vdc)
- 13.5 Vdc)
I V OL~ °-4 vdcl
-
-
7.0
Vrfc
-
11.0
-0.7
-
-
-O.14
-0.35
-1.1
mAdc
0.36
-
03
2.4
~
-0.6
-
IOL
mAdc
5.0
-1.0
5.0
-0.2
-O.16
-0.36
10
-0.5
-O.4
-03
15
-1.4
-1.2
-3.5
0.44-
Q.8S
5.0
0.52
|V OL -0.5 Vdc)
10
(V O L -1.5Vdc)
15
1.3
3.6
Sink
-
'oft
(V O H -9.5Vdc)
(VOH
15
, 3.0
4.0
mAdc
(V O H - 13.5 Vdc)
|VOH -2.5 Vdc]
-
3.5
2.75
' 3.5
-
<VQH "9-5 Vdc)
Output Orive Current ICL/CP Device)
Vdc
-
IOH
Source
Sink
9.95
VIH
< V 0 - 0 , 5 o r 4 . 5 Vdc)
Vdc>
Vdc
0.05
0.05
14.95
2.25
<V 0 - 1.5or 13.5 Vdc)
( V Q L - °-4
Unit
435
-
4.5O
(VQ - 1.0 or9.0 Vdc)
(VQH " 2 - 5 Vdc)
(V O H -4.6Vdcr
-
M,x
0.06
Vdc
5.0
|V0 -9.0or 1,0 Vdc)
Outpui Orive Current (AL Device)
Min
VIL
(Vo • 4.5 or 0.5 Vdc)
"1" Level
Mín
0.05
15
"•Wi"
25°C
TIow*
Mm
-
-
1.1
2.25
3.0
8.8
-0.12
-03
-
-1,0
0.36
~
0,9
2.4
mAdc
-
Input Current (AL Oevíce)
"tu
15
-
±0.1
-
±O.OOOO1
±0.1
—
±1.0
yAdc
Input Current (CL/CP Device)
lia
15
-
±03
-
±0.00001
±03
-
Sl.O
MAdc
C¡n
—
~
™
~
5.0
7.5
—
—
»F
O.OO5
5.0
10
20
150
pAdc
-
300
6OO
20
40
SO
-
nput Capacitance
lV;n - 01
Quiescent Current (AL Devíce)
IDO
Quiescent Current [CL/CP Device)
5.0
10
(Per Package)
IDO
15
20
20
-
15
Total Supply Current"T
(Dynamíc pluí Ouiescent,
Per Package)
IT
10
5.0
10
IPerPackage)
S.O
-
-
0.010
0.015
0,005
40
-
0.010
0.015
80
5.0
10
iT'lO^B^A/kHz f +• |DD
l T -.(1.2'nA/kHzlf <-| DD
15
iT='(i.7iHA/kHzi f -HDD '
(CL " 50 pF on M outputs, all
buf ten switching)
ow
-55°C for AL Device, -4Q°C far CL/CP Device.
Tn¡gh • +125°C (or AL Device, -f85°C for CL/CP Device.
«Notie ¡mmunity ípecified for wofitoie ¡npui combinatlon.
-
' -
Noise Margin íorboth "1" and "O" level - 1.0 Vdc mln <& VQO * 5,0 Vdc
2.0 Vdc min @ V DD - 10 Vdc
2,5 Vdc minié) VDD = 15 Vdc
TTo calcúlate total lupply current at loads other ihan 50 pF:
lylCJ - lr(50 pF) + 1 x 10-3 (CL -50) V D D f
where: l^-ii ín MA (per package), Ci_ ¡n pF, VQD ín Vdc, and ( in kH* iiínput (requeix:y.
"The formulas given are for the typlcal characteriuíci oniy at 25°C.
7-407
150
30O
600
fiAdc'
MAdc
MC14516B
SWITCHING CHARACTERISTICS* (C L - 5o pF,TA - 25°C)
All Typ«
Char»ct»ri«K:
Output R¡se Time
Symbol
" '3-0 n*/pFI CL + 30 ni
tTLH - (l.5ni/pF) C L + 1 5 m
*TLH • d.i nt/pF) C L + iom
lí
T THL
TTHL
tTHL ' l°.75 nt/pF) CL + 12.5 ni
TTHL - lO-ss ns/pF) CL + S-S/W
Clock to O
tp|_H. 1PHL" f0-5 ns/pFl Cj_ + 75 ni
tp[_H. "PHL" t0-5 ni/pFl C[_+ 75 r»
tpi_H, tpHL" "-7 n*/PF) CL+95 nt
tpLH< 'PHL" (0.66ni/pF) Ci_ + 74n*
tpLH-lpHL" I1-7 n*/pF) CL + 230 ni
tpLH-tpHL" ID-S6m/pF] Cj_ + 97 ni
tPLH. ^HL ~ í1-7 nl/PFl C]_ + 465 ni
tpLH.tpHL" (0.66nt;pF) C L + 192 n*
Clock Pul»« Frequ«fx^
Prcwt or Hftt«t Romo^ Tima **
Clock Ríw «nd Falí Tim«
Cnrry In S«tug Time
Up/Do«n Setup Time
-
100
50
40
200
100
80
5.0
10
15
-
315
130
100
630
260
200
5.0
10
15
-
315
130
100
630
260
200
180
80
60
360
160
120
315
130
1OO
630
360
2OO
1100
5.0
10
15
-
-
VLH.
ni
tWH
-
5.0
10
15
35O
170
140
2OO
100
75
10
15
-
3.0
6.0
B.O
5.0
1O
15
650
230
180
325
115
90
-
-
-
15
15
15
' 5.0
10
15
260
120
100
130
60
50
-
5.0
10
15
5OO
200
150
250
100
75
~>
5.0
10
15
2OO
100
80
100
50
40
_
5-.0
ícl
trem
5.0
10
15 .
tTLH^THL
^W
t«i
*WH
10
15
550
225
150
.5.0
^PHL
•
Pntwt Ensble Pul»« Width
5.0
10
15
nt
*PLH.
tpHL
tpLH-tpHL" I0-5 n^PF) C L + 125 nt
Clock Pulse Width
360
180
130
5.0
10
15
tp|_n, tpHL " l°-s n*/pF) CL+ 75 ni
Pre*et or RBICT 10 Carn' Out
180
90
65
ni
^LH,
íRHL
tpLH.tpHL"0-5 n^PP' Ci_ + 35 ni
Prwwtor Rswt To Q
-
ru
tpLH.
VHL
ípLH-tpHL" 10-66ni/pFl CL+ 97 n*
Carry In 10 Cacry Oui
5.0
10
15
*The formula gívtn a for th« rypícal charBCteríitici only.
"The Prswt or R«s«l «ijoal mun be low prior to a poíhive-aoíng treniítion of the dock.
7-408
Unh
ni
IPLH. 1PHL" f0-66 ns/pF) C L ^ 9 7 nt
tpLH.tpHL" í1-7 ns/pF} C\_ + 23Qru
Muc
tpLH.
tPHL
TPLH.ípHL" (1.7n*/pF) C L +230ni
Clock lo Ceny Out
Typ
ni
• (1-5nWpF) CL + 25 ra
Propagatíon Del«y Tirne
Min
ru
ÍTLH
1TLH
Output Fall Time
VDD
450
300
nt
1.5
3.0
MHz
4.0.
nt
M*
ni
ni
tu
'
MCU518B
MC14520B
(M) MOTOROLA
CMOS MSI
DUAL UPCOUNTERS
(LOW-POWEH COMPLEMENTARY MOS)
The MC14518B dual BCD counter and the MC14520B dual binary counter are constructed whh MOS P-channe[ and N-channel
enhancement mode devíces in a single monolííhic structure. Each
consists of two idéntica!, índependent, internally synchronous 4stage counters. The counter stages are type D flip-flops, whh ínterchangeable Clock and Enable unes for incrementing on e'rther the
positive-goíng or negative-goíng transítíon as required when cascadíng múltiple stages. Each counter can be cleared by applying a high
level on the Reset Une. Jn addhion, the MC14518B will coum out of
all undefíned states wíthin two clock periods. These complementary
MOS up counters fínd primary use ¡n muJti-stage synchronous or
rípple counting appÜcatíons requiríng ow power díssipation and/or
high noise Immunity.
DUAL BCD UP COUNTER
(MCT4518B)
DUAL BINARY UP COUNTER
(MC14520B)
•
•
•
•
•
•
*
Quiescent Current = 5.0 nA/package typíca! (5) 5 Vdc
Noise Immunity = 45% of VQD typíca
Diode Protection on All Inputs
Supply Voltage Ranrje = 3.0 Vdc to 18 Vdc
Low Input Capachance- 5,0 pF typical
Internally Synchronous for High Internal and Externa! Speeds
Logic Edge-Clocked Design — [ncremented on PositíveTranshíon
of Clock or NegatíveTransition on Enable
• 6.0 MHz Counting Bate
• Capable of Drívíng Two Low-power TTL Loads, One Low-power
Schonky TTL Load or Two HTL Loads Over the R ated Temperature Range
L SUFFIX
CEHAMIC PACKAGE
PSUFFIX
PLÁSTIC P A C K A G E
CASE 620
CASE 6Afi
ORDERING INFORMATION
MC1AXXXB
Sulflx
L
P
1
. .
Dañóte»
C«r«m!cPack«oe
Plíttíe P^kao"
T«mper»ture Range
Temp«ratiir» Rano*
BLOCK DIAGRAM
MÁXIMUM RATINGS (Voltao«referer>ced tn V^)
Rating
Symbol
V«lut
VDD
-O.Sto+18
• Vdc
V in
-0.5 to VQQ + °-5
Vdc
DC Supply Valtage
Input Voltaoe, All Inpuu
DC Current Draln per Pin
OperatingTemperature Range — AL Devlce
Unit
I
10
mAdc
T^
-55to+-125
°C
CL/CP Device
Enable
n
Q3 —O 6
-40 to +85
Storage Temperatura Range
TIIg
-65to+15Q
°C
10O
Enible
'
^/
Q2 —O 13
R
|
VDD-Pln16
TRUTHTABLE
CLOCK
ENABLE
RESET
ACTION
/
1
O
Incremem Counter
0
V
0
Increment Countw
\
X
X
^J—
_/~7
O
0
0
1
\
X
X
0
0
No Chanoe
No Chañe*
No Ch»o»«
No ChaO(H>
1
This devíce contami circultry to protect the
inputs sgaínsí dama ge due.to high static voliages or electric fields: however, ít ii advíjed
that normal pfecauííoni be taken to avoíd
application oí sny voltage higher than maxirnom rated voltages to this high ¡mpedance
circuit, For proper operntion 5t "u recommended
íhat V¡n and V QUt be connrained to th« range
QO tftru O3 - 0
Unused inpuü mutt alwsyi be tied to en
appíopríate logíc voltage le\ le. g,, either Vss
X - Don't Car.
<* VDD'.
7-416
f
MC14518B»MC14520B
ELECTRICAL CHARACTERISTICS
VDD
Ctur »ct*rixtic
Outpui Voltaoe
v in'
"0" Lev«l
Symbol
Vtíc
VOL
5.0
10
15
VDD o r o
"l"Lev«l
Vin-QorVDO
Input Voltags'*
"0" Lavel
VOH
(Vo -9.0or 1.0 Vdc)
(V0 - 13.5 or 1.5 Vdc)
|VO - 1.5 or 13,5 Vdc)
IOH
Source
(VoH - 4-6 Vdc)
(V OH -9.5 Vdc)
(V0H - 13-5 Vdc)
(V oL -0.*'Vdc)
Sink
IOL
(V 0 L-0.5Vdcl
( V O L ~ 1-5 Vdc]
Output Drivfl Currenl [CL/CP Oewíce)
(VOH " 2-5 Vdcl
(VoH-4-GVdcl
'OH
Source
tVoH -9.5 Vdcl
(vOH - 13.5 Vdcl
(VOL - o-4 Vdc)
(V0L
slnk
0.05
0.05
-
-
0.05
a .95
"-
9.95
14.95
ThK)H
Typ
M*x
0
0.05
0
0.05
0
0.05
4.95
5.0
9^5
10
14^5
15
Min
:
4.95
-
9.95
14.95
*
M,x
Unit
0.05
Vdc
0.05
0.05
:
Vdc
3.0
4.50
4.0
6.75
1.5
3.0
4.0
33
2.75
-
7.0
5.50
1.5
-
-
2.25
-
1.5
3.0
4.0
VIH
(Vo - °-5 «" *-5 Vdc>
(VO ' 1.0 or 9,0 Vdc)
Quipui Driv* Currem (AL Qewlce)
Mío
Vdc
5.0
10
15
"1" Level
Mix
VIL
(Vo • 4.5 or 0.5 Vdc)
(VOH • 2.5 Vdc)
5.0
10
15
25°C
T|ow*
Min
IOL
- 0.5 Vdc)
IVoU" 1-5 Vdc)
5.0
10
15
11.0
3.5
7.0
11.0
8.25
11.0
s.o
-1.2
-1.0
-1.7
-0.7
-
3.5
7.0
Vdc
-
mAdc •
5.0
10
15
-0.25
-0.62
5,0
10
15
-0.2
-0.36
-0.5
-0.9
-1.8
-1.5
-3 .5
0.64
0.51
0.88
1.3
2.25
-
1.6
4.2
-
'
3.4
-
-0.14
-
-0 ,35
-1.1
mAdc
0.36
-
0.9
-
2.4
8.8
mAdc
5.0
5.0.
10
15
5.0.
10
15
-0.8
-1.0
-1.7
-
-0.6
-0.36
-0,5
-O.4
-0.9
-0.3
-1.4
-1.2
-3.5
-1.0
0.52
0.44
-
1.3
3,6
-
1.1
3.0
0.88
2.25
-
-0.12
-O.16
-0,2
mAdc
0.36
-
8.8
0.9
2.4
-
Inpüt Current (AL Devíce)
Iln
15
~
±0.1
-
1 0.00001 10.1
-
11.0
(lAdc
Input Currenl (CL/CP Device)
lín
15
-
10.3
-
10.00001
10,3
-
i 1.0
(lAdc
cin
~
-
'—
~
5.0
•7.5
"
~
Df=
S.O
10
15
0.005
5.0
10
20
-
150
300
6OO
HAdc
-
5.0
10
15
:-
150
300
60O
(JAdc
-
nput Capacíiance
(Vin
• 01
Quieicent Curren! (AL Device)
IDD
(Per Package)
Quiesceni Currenl 1CL/CP Device)
(Per PacVage)
Total Supply Current"T
(Dvnamlc p'ui Quiescent,
Per Package)
IDD
IT
5.0
10
-
20
20
40
-
80
0.010
0.015
0.005
20
0.010
0.015
40
80
IT- (o.s^A/kHz)f + IDD'
IT- tía jiA/kHi) f -HDD]
IT- d.7 ^A/kHz)f +-IDD
5.0
10
15
(CL • 50 pF oo all ouiputi, all
buf feri iwilching)
"T]ow " -55°C for AL Device, -40DC for CL/CP Devicn.
Thigh ' 4125°C for AL Device. +85°C for CL/CP Device.
«Noiie immuníty spwlíied for worit-case input combination.
NoiseMargin far bolh "1" and "O" level - 1.0 Vdc min @ V DD
• 5.0 Vdc
2.0 Vtíc mine VDD • 10 Vdc
2.5Vdcmin@ VDD "15 Vdc
ITo calcúlale total supply current al loadi other than 50 pF:
lT(CL) • 1T(50 pF| *2lx 1Q-3 (CL -50) V D D f
where: Ij ¡i ín ^A (per packagel, C L ín pF, VQD Ío Vdc, and f in kHz ii inout frt
* *The formulas given are far the typical characterlitia only at 25°C.
7^17
pAdc
MC14518B» MC14520B
SWITCHING CHARACTER1STJCS* (cu - 50 PF, TA - 25°C)
AJITypCh«r*ct«rtftk
Symbtrf
Output RÍ««TifT>«
1 TLH > -
VDD
Min
Typ
Mu
5.0
-
180
360
Ü.OnVpF) Ci_ + 30n4
tTLH|-(1.5nVpF)Ci_-t15ni
10
90
ieo
ITLH-- (1.1 n*/pF) c L + i o w
15
65
130
Output F»l|Tirrw
n*
»THL
5,0
10O
200
rrhL - 10.75 m/pp) C L + 12.5 m
10
50
100
tTHL
15
40
80
1 THL-
(1-5rw/pF)C L + 25ni
' (0-55 ns/pF) CL -f 9.5 m
Prop»g«t]on D*(«yTlm«
-
ni
^•LH.
Qock to O/Erwble to Q
tpHL
IPLH-^HL" I1-7 "«/PFI CL + 2l5m
5.0
lp|_H,tpHL_- (O-^en^pFl C{_ + 9~! ni
10
tp[_H- ^HL" I0-5 "^pFl C|__ + 75 r«
15
-
280
560
115
230
80
160
330
650
Rw«tto Q
m
IPLH. V H L " I1-7 "*/pF) C¡_ + 265 m
tpLH.tpHL- (0£6m/pF) CL^ 157 ni
5.0
10
130
230
tpLH. tpH L " I0-66 n*/pF) CL + 95 ni
15
90
170
dock Pul» Wldth
Clock Pulí* Fr»flLwocy
-
TWH
TWL
5.0
200
100
1.0
100
50
15
70
*cí
5.0
ITHUTLH
dock or Ensble Rlw aod Fol[ Timi
5.0
15
=
5.0
4*0
-10
2OO
• 10
Ensbíe Pul» Wldih
^HCE)
15
RBMt Polw Width
^WHlR)
•
1.5
6.0
"3.0
8.0
4.0
15
'
M»
15
n»
220
100
140
70
125
10
110
55
15
80
40
•
MHz
15
250
CIRCUIT AND WAVEFORM
7^18
2.5
5.0'
FIGURE 1 - POWER D1SSIPATION TEST
nt
-
35
=
10
15
JL
UnK
n»
rTLH
-
ni
-
MOTOROLA
MC14585B
4-BIT MAGN1TUDE COMPARATOR
CMOS MSI
The MC14585B 4-Bít Magnitude Comparator isconstructed wíth
complementary MOS (CMOS) enhancement mode devíces. The círcuit has eíght comparíng ¡nputs (A3, B3, A2. 82, Al, Bl, AO, BO),
three cascading inputs (A<8, A=B, and A>B), and three outputs
(A<B, A=B, and A>B). Thís device compares two 4-bít wards (A
and B) and determines whether they are "less than", "equal lo", or
"greater than" by a hígh level on the appropriate ouíput. Forwords
greater than 4-bits, units can be cascaded by connecting outputs
(A<B), and (A=B) to the corresponding inputs of the next significant comparator (input A>B is connected to a hígh). Inputs (A<B).
(A=B), and (A>B) on the leastsignificant (first) comparator are connected to a low, a hígh, and a hígh, respectively.
Applications ¡nclude logíc in CPU's, correctíon and/or detection
of ínstrumentation conditions, comparator ín testers, converters, and
controls.
• Diode Protection on All Inputs
• Noise Immunity = 45% of VDQ typical
• Hígh Fanout>50
• Quiescent Current = 5.0 nA/package typícal @ 5 Vdc
• Expandable
• Applicable to Binary or 8421-BCD Code
• Supply Voltage Range = 3.0 Vdc to 18 Vdc
• Capable of Driving Two Low-power TTL Loads, One Low-power
Schottky TTL Load or Two HTL Loads Over the Rated Temperature Range
[LOW POWER COMPLEMENTAR Y MOS1
4-BIT MAGNITUDE COMPARATOR
LSUFFIX
C6RAMIC PACKAGE
PSUFFIX
PLÁSTIC PACKAGE
CASg 620
CASE 648
ORD£R1NG INFORMATION
MC14XXXB
_. Sufltx
Qenotei
L
P
A
Corarnic Packaga
Planic'PaCkage
Extondod Ooaratlng
T«moeratuta Range
C Limitad Operatlng
TarnpBfattire Range
MÁXIMUM RAT1NGS (Voliages referenced toV s s )
Rating
DC Supply Voltage
Symbol
Valué
VDD
-0.5 to+18
Vdc
-0-5 to VDO + 0.5
Vdc
Inpui Voltage, All Inpuu
Vin
Unit
1
10
mAdc
Operating Temperature Range — AL Device
CL/CP Oe«ice
TA
-55 to+125
°C
Storage Temperature Range
"^stg
-40 to +85
-65 to +150
°C
DC Currenl Drain per Pin
BLOCKDIAGRAM
TRUTHTABLE
INPUTS
A3-B3
A3-B3
A3-B3
A2-B2
A2-B2
A2-B2
A -B
A -B
A -B
A3-B3
A3-B3
A3-B3
A3<B3
A2-B2
A2-B2
A2<B2
X
Al-B
A1<B
X
X
0
0
0
0
O
1
1
1
I
0
o
o
1
o
o
o
o
A<B
X
X
X
AO>BO
X
X
X
X
AO-BO
AO-BO
AO-BO
AO<BO
X
X
X
0
0
0
1
1
0
A-B
A>B
o
0
0
XXXX
A >B1
A -Bl
A-B
XXXX
X
A2>B2
A2-B2
A2-B2
A<B
AO, BO
xxxx
A3>B3
A3-B3
A3-B3
A3-B3
Al, 81
X
X
xxxx
A2, B2
OUTPUTS
CASCADING
COMPARING
A3, B3
1
1
1
1
1
A>B
1
0
0
0
o
o
0
7-637
0
V D D - P l n 16
VSS - Pin 8
MC14585B
ELECTR1CAL CHARACTERISTICS
VDD
Characterírtic
Output Voliaje
"0" Level
Symbol
Vdc
VOL
5.0
10
15
Vin-VoDorO
"1" Level
V;n-OorVDD
Inpui Voliage'*
"0" Level
VOH
(Vo -9.0or 1.0 Vdc)
|V0 - 13.5 or 1.5 Vdc)
(V o - 1.0 or9.0 Vdcl
( V 0 - 1.5 or 13.5 Vdcí
Ourput Orive Current [AL Device)
(VQH • 2.5 Vdc)
(VOH • 9-5 vdc)
(VOH -13.5 Vdcl
ÍOL
|V0[_ - 0.5 Vdc)
( V O L - 1.5 Vdc)
Outpul Orive Current ICL/CP Devíce)
I V OH " 2-5 Vdc)
|VOH
nput Capacitarle
9.95
-
14.95
0.05
0
0.05
0
0.05
4.95
5.0
9.95
10
14.95
15
Min
-
Unh
Vdc
0.05
0.05
4.95
-
Max
0.05
~
Vdc
9.95
14.95
Vdc
-
5.0
10
15
3.5
7.0
1.5
3.0
-
d.O
2.25
1.5
4.50
3.0
6.75
4.0
-
11.0
3.5
7.0
_
2.75
8. 25
11.0
-
1.5
3.0
4.0
3.5
-
Vdc
7.0
5.50
11.0
mAdc
5.0
10
IB
-1.2
-
-0.25
-0.62
-1.0
-1.7
-0.7
-0.2
-0.36
-0.14
-O.5
-03
-1.8
-1.5
-3.5
0.64
0.51
0.88
1.3
3.4
2.25
1.6
4.2
-
-
_
-0.35
-1.1
_
8.8
-1.7
-0.6
,
mAdc
0.36
0.9
2.4
mAdc
-o.a
5.0
10
15
0.52
1.3
3.6
-
3.0
8.8
'ir.
15
-
±0,1
-
'ín
15
-
±03
C¡n
—
-
~
5.0
10
-
15
5.0
10
20
5.0
10
15
;
20
40
80
IOL
(VOL" i.5 Vdc)
Input Current ICL/CP Device)
4.95
0
-1.0
( V Q L " 0-5 Vdc)
nput Current (AL Devíce)
-
0.05
Mix
5.0
5.0
10
15
Soufce
Sink
0.05
IOH
- 4.6 Vdc)
IVOH - 9-5 vdc)
(VOH* 13.5 vdc)
(VOL- °-4 vdc)
_
5.0
10
15
5.0
5.0
10
15
Source
Sink
0.05
Th¡9h'
Typ
'OH
!V OH -4.6Vdc)
(V O L -0.4 Vdc)
Min
VIH
( V O " 0,5 or4.5 Vdc)
'
Max
VIL
(Vo • 4.5 or 0.5 Vdc)
"1" Leve!
5.0
10
15
25°C
Tlow"
Min
-0.2
-0.5
-1.4
-
-O.12
-O.16
-0.36
-0.4
-0.9
-0.3
-1.2
-3.5
-1.0
0.44
0.88
1.1
2.25
-
mAdc .
0.36
-
0.9
2.4
-
±O.OO001
±0.1
-
±1.0
yAdc
-
sO.OOOOl
±03
-
sl.O
iiAdc
—
5.0
7.5
—
-
PF
O.OO5
150
300
600
«Adc
-
150
300
600
jiAdc
-
.(V,n - 0)
Quiescem Curreni [AL Device)
IDD
(Per Package)
Quiescent Current (CL/CP Device)
IDD_
(Per Package)
"oial Suppty Current* *t
(Dynamic pluí Quiescent,
Per Psckage)
' IT
_
-
O.OO5
20
0.010
40
0.015
80
5.0
10
IT- (0.6 uA/kHi f + IDO
15
I T - (1.8 nA/kHz i + IDD
I T - (1.2 MA/kHz f + IDO
[CL • SO pF on all outpuis, all
buften iwitching)
i.;
0.015
5.0
10
20
0.010
-Tlow " -55°C fpr AL Device, -40°C for CL/CP Device.
Thigh " +125°C for AL Device. 485°C for CL/CP Device.
=Noiie ¡mmuniry specífied for worsl-case inpui comblnatlon.
Noiie Margln for both "1" and "O" level - 1.0 Vdc mín @ VQD " 5.0 Vdc
2,0 Vdcmin @ V DD - 1 0 Vdc.
2.5 Vdcrnin@ V DD - 1 5 Vdc
TTo calcúlale toial lupply current at loads other than 50 pF:
I T (C L )- iriso pF) + i x io-3 (c L _so) VDDI
where: IT ¡i in nA (per package), CL ¡n pF, V D rj ín Vdc. and f in kHi ii input frequertcy.
""The lorrnulas gíven are for the lypical characteriitici only at 25°C.
7-638
;iAdc
MC14585B
SWITCHING CHARACTERISTICS-
(C L -SO P F,T A - 25°c)
Chir»cwrirtic
Symbol
Outfmt HiieTíme
5.0
10
15
'TLH- (i.5m/ P Fic L -f i5 m
'TLH- (1-1 ns/pF)C L + 10 ni
Output Fall Time
—
-
18O
90
65
360
180
130
—
-
100
50
40
20O
1OO
80
430
180
130
860
360
260
.
Unh
m
5.0
10
15
'THL- (0.75 ni/pF) C L + 12,5 ni
(0.55m/pF) CL + 9.5nJ
Turn-Off Delay Time
ni
tpLH,
'PLH 'PHL" (1.7ni/pF) CL + 345 ni
.
TPHL
'PLH 'PHL" (0.66ni/pF) C L +147 ni
tpLH^PHL" (OJm/pF) C L -t-105ni
"The
Max
n-HL
' T H L - {1.5ni/pF) CL + 25m
•
Typ
Min
ni
'TLH - (3.0 nt/pF] CL + 30 ni
[ THL-
VDD
tfLH
• -
--
5.0
. 10
- 15
_
—
formula given íi for the typical characterinlcí only
FIGURE 1 - DYNAMIC POWER DISSIPATION
SIGNAL WAVEFORMS
20 n» —-4
A3
r
1
DYNAMICSIGNAL WAVEFORMS
20 m
20 ni —(
c
=M
FIGURE 2-
!
20 nt — j
^90%
no
\/ —
/5°"
-f 1 0%
tpUH '
1 —-1
4
V
hf-go*
/
-r
v
tpHU— T-
•f- 501Í
fA>8)out
j
. Vss
1
"u
-V
\i (A>B) and [A-B) Mgh,
ÍA<8) out
J- 10%
TTLH
\^_
VCM_
—1 • —\THt_ —\——{
W OL
Inputi (A>B) and (A-B) hlgn, and ¡nouti 83, A3, B2, A2, B1,
Al. AO, »nd (A< B) low.
_^\_
and inputi B2, A2, 81. Al. BO,
AO and (A<B| low
f in f»«3«:t to a ryttsm clock.
Thíi devlce contaíni clrcuítry to ¡xotect the ¡nputi 3gaín« damage due to h>gh natic voltag« or electric fletdi; hovr«v«r, ít « »dvíted that normal precautíons be taken to avotd applicatíon of any voltage hlgher than máximum rated voltagat to thíi hlgh ímpedance clrcuit. For Drop«r opefatíon it ¡s fecommanded that V;n and V out be conitraíned to the range Vgg < (V;n or Voyt)
<V DD .
Unuwd inputi mun always be tied to an appropfíate logíc voltaga leve! (e.g., eíther Vgs or VQQ).
7-639
ANEXO
III
BIBLIOGRAFÍA
REFERENCIAS
(1)
BIBLIOGRÁFICAS
SHEINGOLD, Daniel H . : . "Transducer Interfa'cing Handbook", Analog
Devices Inc., Norwood, Massachusetts, 1980.
(2)
ARTWICK, Bruce A . : "Mlcrocomputer Interfacing", Prentlce Hall,
New 'Jersey, 1980.
(3)
HOLMAN, J . P . : "Métodos experimentales para Ingenieros",
Me Graw-Hill, México, 1977.
(4)
DOEBELIN, Ernest 0 . : "Measurement Systems", Me Graw-Hill,
Tokio, 1975.
(5)
KIEPE ELEKTRIK GMBH: "Instrucciones de montaje para el sensor de
impulsos sin unión mecánica", Dusseldorf, 1979.
(6)
NATIONAL SEMICONDUCTOR CORPORATION: "C-MOS Databook", U . S . A . ,
1981.
(7)
MILLMAN-HALKIAS: "Integrated Electronics 11 , Me Graw-Hill,
Tokio, 1972,
BIBLIOGRAFÍA
ADICIONAL
GENERAL ELECTRIC: "Semiconductor-Data H a n d b o o k " , New Y o r k , 1971.
GENERAL ELECTRIC: "Silicon Control!ed Switches", New York, 1974.
HEWLETT PACKARD: "Optoelectronics D e s i g n e r ' s Handbook", U . S . A . ,
1978.
MILLMAN-TAUB: "Circuitos de Pulsos, Digitales y de Conmutación",
M c G r a w - H i l l , México,
1981.
MOTOROLA: "CMOS Integrated Circuits", U . S . A . , 1978.
MOTOROLA: "Linear/Switchmode Voltaje Regulator Handbook", U . S . A . ,
1982.
.
STOUT- KAUFMAN: "Handbook of Microcircuit Design and A p p l i c a t i o n " ,
McGraw-Hill, New York, 1980.
SYLVANIA ECG SEMICONDUCTORS: "Master Replacement Guide", U . S . A . ,
1981.
-
.
T A U B - S C H I L L I N G : "Digital Integrated Electronics", McGraw-Hill,
New York, 1977.
•
TEXAS INSTRUMENTS: "The Linear Control C i r c u i t s Data B o o k " , U . S . A . ,
1976.