QUADERN DE PRÀCTIQUES - vps249990.ovh.netvps249990.ovh.net/nibble/rprim/documents/M9-electronica.pdf · Institut Rambla Prim - 1 - CFGM Instal·lacions Elèctriques i Automàtiques

Institut Rambla Prim

- 0 -

CFGM Instal·lacions Elèctriques i Automàtiques

M9 Electrònica. Professor: Ferran Vallespir

QUADERN DE

PRÀCTIQUES

D’ELECTRÒNICA


- 1 -



1- ELECTRÒNICA.

L'electrònica és la branca de la física que estudia la conducció i el control del flux dels electrons.

La diferència entre electricitat i electrònica és que la primera treballa amb conductors (coure, alumini...) i la

segona amb semiconductors (silici, germani...).

Un sistema electrònic està format per components electrònics de forma que, si apliquem un senyal a

l’entrada del sistema, obtenim una resposta a la sortida: Amplificar, rectificar, actuar...

Esquema electrònic d’un amplificador

Els circuits electrònics estan formats per components que es divideixen en dos grups:

PASSIUS: Resistències, condensadors i bobines.

Els components passius són aquells que, per si sols, no són capaços d’amplificar o generar senyals elèctrics,

és a dir, que actuen com a càrregues, de manera que permeten reduir o ajustar el senyal elèctric del circuit.

ACTIUS: Díodes, transistors i circuits integrats.

Components actius són capaços de generar, modificar i amplificar el valor del senyal elèctric. Són producte

del descobriment dels materials semiconductors, com el silici i el germani.

SISTEMA

ELECTRÒNIC SENYAL SORTIDA


- 2 -



Les característiques principals dels circuits electrònics són:

Treballen amb corrent continu.

El voltatge de funcionament és baix: 1’5 Volts, 12 Volts...

La intensitats que circula és de l’ordre de miliampers.

Combinen components actius i passius.

Els components estan soldats sobre una placa de fibra de vidre on estan impresos els conductors

que uneixen els components en forma de pistes de coure.

Circuit electrònic soldat sobre una placa de circuit imprès.

El muntatge, verificació i reparació dels circuits electrònics necessita d’aparells específics:

Tester digital. Permet mesurar voltatges, intensitats, resistència i comprovar díodes, transistors o

condensadors.

Oscil·loscopi. Permet visualitzar els diferents paràmetres elèctrics i la forma del senyal.

Generador de funcions. Produeix senyals per poder verificar el funcionament dels circuits.

Sonda lògica. Permet verificar circuits digitals.

Oscil·loscopi Generador de funcions

Sonda lògica

Tester digital


- 3 -



2- ELS COMPONENTS PASSIUS.

RESISTÈNCIA:

Serveixen per reduir el voltatge que s’aplica a determinades parts dels

circuit.

Estan fetes de grafit conglomerat. La seva resistència en Ohms (Ω),

Kilohms (KΩ) o Megohms (MΩ) està indicat amb unes franges de

colors.

Una característica molt important és la potència elèctrica que poden

dissipar.

RESISTÈNCIA VARIABLE:

Varien el seu valor de zero ohms al valor màxim, indicat a la

carcassa, a través d’un cursor.

Disposen d’un eix on s’acobla un botó per variar el seu valor o d’una

ranura per ajustar amb un tornavís.

RESISTENCIES VARIABLES DEPENDENTS:

Varien el seu valor depenent del senyal que rebin: llum,

temperatura, camp magnètic...

o LDR- Fotoresistència. Varia el seu valor segons la llum que

incideix sobre ella.

o NTC- PTC- Termistor. Varia el seu valor segons la

temperatura. NTC més temperatura menys valor òhmic, PTC més

temperatura més valor òhmic.

CONDENSADOR:

Serveixen per emmagatzemar càrregues

elèctriques que es poden descarregar quan es

necessiten, la regulació de la càrrega i la

descàrrega es fa normalment a través de

resistències.

Estan construïts per dos plaques metàl·liques

separades per un material aïllant i enrotllades format un cilindre.

La seva capacitat es mesura en Microfarads (µF), Picofarads (pF) o Nanofarads

(nF), i està indicat per un codi de colors similar a les resistències o està escrit a la

seva carcassa.

Una característica important és el voltatge que poden suportar sense curtcircuitar-

se.

Els ceràmics tenen poca capacitat. Els de plàstic aguanten voltatges elevats. Els de mica tenen molta

capacitat i ocupen poc espai.


- 4 -



CONDENSADOR VARIABLE:

Varien el seu valor de zero al valor màxim, indicat a la carcassa, a

través d’un cursor.

CONDENSADOR ELECTROLÍTIC:

Tenen capacitats molt elevades.

Tenen polaritat. La borna negativa esta assenyalada al cos del

condensador.

La connexió incorrecta provoca la seva destrucció.

BOBINA:

Generen camps magnètics i autoinducció.

S’utilitzen per crear oscil·ladors.

TRANSFORMADOR i FONT D’ALIMENTACIÓ:

Les fonts d’alimentació redueixen el voltatge de la xarxa (230V) voltatge del circuit electrònic:

12V, 6V . Incorporen un transformadors, que redueix el voltatge, un grup rectificador, que

converteix el corrent altern en corrent continu i un grup de filtratge, que estabilitza el corrent per

que sigui igual que el de les piles. Normalment la font d’alimentació està integrades al mateix

circuit.

MAGNITUDS DELS COMPONENTS PASSIUS:

Les resistències es mesuren en Ohms i els seus múltiples.

Els condensadors es mesuren en Farads, però al ser una unitat massa gran s’utilitzen els submúltiples.

Les bobines es mesuren en Henrys, però al ser una unitat massa gran s’utilitza el miliHenry.

RESISTÈNCIA Megohm MΩ Kilohm KΩ ohm Ω

1.000.000 Ω 1.000 Ω 1 Ω

CAPACITAT Microfarad μF nanofarad nF picofarad pF

0’000.001 F 0’000.000.001 F 0’000.000.000.001 F

INDUCCIÓ MiliHenry mH

1 mH

Transformador

Rectificador

Circuit electrònic


- 5 -



3- ELS COMPONENTS ACTIUS.

DÍODE:

Només permet el pas del corrent en un sentit POLARITZACIÓ

DIRECTA.

Per començar a conduir necessita una tensió LLINDAR de 0’7 Volts.

En POLARITZACIÓ INVERSA no deixa passar el corrent fins un valor

anomenat TENSIÓ DE RUPTURA.

Esta format per dos cristalls semiconductors de silici, un de tipus P i un de tipus N.

S’utilitza per rectificar el corrent altern en corrent continu en les fonts d’alimentació.

El terminal positiu és l’ÀNODE i el negatiu el CÀTODE.

DÍODE ZENNER:

Funciona amb polarització inversa. Quan la tensió entre els seus

extrems supera la tensió de ruptura, deixa circular la corrent.

S’utilitza per estabilitzar les fonts d’alimentació.

Té dos terminals l’ÀNODE i el CÀTODE.

DÍODE LED:

En polarització directa la circulació dels electrons produeix

energia lluminosa en forma de fotons.

Segons els elements químics que incorpora genera llum

vermella, verga, groga...

El color del led depèn del voltatge aplicat.

TRANSISTOR:

El seu funcionament es basa en l’efecte díode.

Esta format per dos cristalls semiconductors: NPN o PNP.

Té tres terminals que s’anomenen: BASE, EMISSOR i

COL·LECTOR.

Es comporta com un interruptor amplificador.

Per començar a conduir necessita una tensió LLINDAR de 0’7 Volts.


- 6 -



TIRISTOR:

Té tres terminals que s’anomenen: Ànode, Càtode i Porta

El Tiristor és un semiconductor que té dos estats de

funcionament: CONDUCCIÓ o BLOQUEIG.

Es comporta com un interruptor de potència.

La conducció entre l’Ànode (A) i el Càtode (K) es produeix

quan el terminal Porta (G) rep una determinada tensió, que

s’anomena tensió de conducció (0’7Volts i una intensitat

entre 2 i 0’006Ampers). Quan cessa la tensió del circuit de

potència el Tiristor entra en estat de bloqueig o desconnexió.

L’AMPLIFICADOR OPERACIONAL:

És un circuit integrat analògic

els components passius i actius estan integrats en

una capsula de la que sobresurten les connexions,

que s’utilitza com a amplificador d’àudio,

generador d’ones,etc.

El seu nom ve dels primers ordinadors, ja que

aquest circuit integrat és capaç de realitzar

operacions matemàtiques.

CIRCUIT INTEGRAT TEMPORITZADOR 555:

És un circuit integrat analògic

els components passius i actius estan integrats en una

capsula de la que sobresurten les connexions, que

s’utilitza com a amplificador d’àudio, generador

d’ones,etc.

El 555 s’utilitza com a temporitzador, generador de

senyals, rellotges, retardadors de temps, etc.

CIRCUIT INTEGRAT AMB PORTES LÒGIQUES:

Estan formats per un conjunt de resistències, díodes, transistors...

integrats en una peça de material semiconductor de silici i

encapsulats en forma de xip. Les connexions s’efectuen en els

terminals.

Una porta lògica està formada per diverses entrades i d’una sortida,

si a les entrades apliquem un senyal digital de 1 o 0, obtindrem, en

funció de la porta utilitzada, una sortida 1 o 0.


- 7 -



4- ELS SEMICONDUCTORS.

Els components actius estan formats per SEMICONDUCTORS.

La diferència entre materials conductors, aïllants i semiconductors es

basa en la facilitat o dificultat que tenen els electrons de la última

capa, o capa de valència, per moure’s.

Els electrons de valència es mouen molt i porten molta energia,

aquesta energia es mesura en electrons volts (EV).

CONDUCTORS:

L'energia que necessita un electró per deslligar-se del seu

àtom en els materials conductors és menor que l’energia

que tenen, per tant és molt fàcil que es moguin.

AÏLLANTS:

En els materials aïllants passa el contrari. Els electrons no

s'escapen, i per tant no condueixen l'electricitat. I no

escapen perquè l'energia de conducció, la que necessiten

per anar-se'n de l'àtom, és superior a la que ells tenen.

SEMICONDUCTORS:

En els materials semiconductors els electrons tenen una

energia de valència molt semblant a l'energia que necessiten

per deslligar-se del seu àtom. Si els electrons poden

guanyar una mica d'energia que vingui de l'exterior, poden

sobrepassar l'energia necessària i anar-se'n del àtom. I a

l'inrevés, si perden una mica d'energia els serà més difícil

abandonar l'àtom.

Com poden guanyar energia? Per exemple, escalfant-lo, o

exposant-los a la llum, o aplicant una tensió determinada, o

fins i tot donant-los un cop.

Com perden energia? Per exemple, refredant-los.


- 8 -



El SILICI i el GERMANI.

El Silici (Si) i el Germani (Ge) són materials semiconductors.

El Silici té quatre electrons de valència, i forma enllaços covalents amb altres quatre silicis que tingui al

voltant. En principi hauria de ser aïllant, però no ho és, és un semiconductor.

Si un dels electrons, per efecte de la

temperatura o altres causes, abandona

el seu lloc (recordem que gairebé

tenen energia per fer-ho) un altre

electró d'un altre lloc pot saltar i

ocupar el lloc buit i aconseguir de nou

l’equilibri. Això genera petits corrents

elèctrics entre els diferents àtoms que

busquen equilibrar-se i al final el

corrent elèctric s’atura quan tots els

àtoms estan equilibrats.

Per mantenir el corrent elèctric s’han d’aconseguir unions que tinguin càrrega negativa (excés d’electrons)

que s’anomenen de tipus N i altres que tinguin càrrega positiva (defecte d’electrons) que s’anomenen de

tipus P.

SEMICONDUCTOR TIPUS N

S’introdueix àtoms de Fòsfor (P), Arsènic (As) o Antimoni (Sb)

al cristall de Silici. Aquests àtoms no tenen quatre electrons de

valència com el Silici sinó cinc. En introduir aquests àtoms dins

de l'estructura molecular del Silici, un electró es queda solt,

sense enllaç. Introduir un àtom en l'estructura molecular d'un

altre es diu dopatge.

SEMICONDUCTOR TIPUS P

De manera semblant, s’introdueix àtoms de bor (B),

Gal·li (Ga) o Indi (In) en el cristall de Silici. Aquests

àtoms només posseeixen tres electrons de valència. En

aquest cas, en introduir un àtom amb un lloc lliure on

hauria d'haver un electró, es queda un buit.


- 9 -



5- EL TRANSISTOR.

El transistor té tres terminals i cada un d’ells està connectat a un cristall semiconductor de tipus P o tipus N.

Transistor NPN Transistor PNP

Quant la base del transistor rep la tensió de llindar (0’7V) permet que la unió entre el col·lector i l’emissor

condueixi. Variant el voltatge aplicat a la base, la conducció entre el col·lector i l’emissor també variarà.

FUNCIONAMENT DEL TRANSISTOR:


- 10 -



EQUACIONS FONAMENTALS DEL TRANSISTOR:

𝐼𝐸 = 𝐼𝐵 + 𝐼𝐶

𝑉𝐶𝐸 = 𝑉𝐵𝐸 + 𝑉𝐶𝐵

ℎ𝐹𝐸 =𝐼𝐶𝐼𝐵


- 11 -



6- EL SIMULADOR CROCODILE CLIPS.

Crocodile Clips és un simulador de circuits elèctrics, electrònics i mecànics.

Per dibuixar els circuits el procediment és molt senzill:

Seleccionem els components i els arrosseguem a l’àrea de treball.

Per dibuixar els cables que uniran els components fem clic, amb el botó esquerra del ratolí, a un extrem del

component i sense deixar el botó el portem fins a l’extrem.

Els cables no poden passar per sobre de cap component o per la zona de connexió, el símbol prohibit ens ho

indicarà.

Per esborrar un cable o un component farem servir l’icona del cocodril.

Per moure un component a un altre lloc de l’àrea de treball el seleccionem amb el botó dret , l’icona del

ratolí serà unes fletxes, si volem moure un component a un lloc no permès l’icona serà un prohibit.

Punters de moviment


- 12 -



Característiques dels components Crocodile:


- 13 -




- 14 -




- 15 -



Els circuits integrats digitals del Crocodile:

1 2 3 4 5 6 7 8

1- Flip-Flop RS. Multivibrador biestable Reset-Set.

2- Flip-Flop D. Multivibrador biestable Delay.

3- Flip-Flop JK. Xip 74LS73. Multivibrador biestable Reset-Set-Toggle.

4- Comptador binari de 4 bits. Xip 7493. Compta en binari de 0000 a 1111 (en decimal de 0 a 15).

5- Comptador dècada BCD. Xip 7490. Compta en binari de 0000 a 1001 (en decimal de 0 a 9).

6- Decodificador de 4 bits a decimal. Xip 4028. Converteix un número binari de 4 bits a decimal de 0 a 9.

7- Controlador BCD de display. Xip 4511. Controla el display de 7 segments.

8- Decodificador comptador dècada. Xip 4017. Per cada impuls compta en decimal de 0 a 9.

Les portes lògiques del Crocodile:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1- Clock 1Hz 5V. 7- NAND 3 input.

2- Entrada lògica 1 o 0. 8- NAND 4 input.

3- Inversor Schmitt. 9- OR.

4- NOT. 10- NOR

5- AND. 11- XOR.

6- NAND 2 input. 12- Logic output


- 16 -



Fonts d’alimentació Aparells de mesura

Resistències i condensadors Interruptors

Pràctica 1. INSTRUMENTS DE MESURA. VOLTÍMETRE I AMPERÍMETRE.

Munta el següent circuit:

Acciona l’interruptor i anota les mesures del Voltímetre i l’Amperímetre.

V= I=

Posa el cursor sobre la barra de voltatge per saber el voltatge i la intensitat

que té aquest punt.

Les lectures del voltímetre poden ser en: Volts (V), Mil·livolts (mV) o Microvolts (µV).

Les lectures de l’amperímetre poden ser en: Ampers (A), Mil·liampers (mA) o Microampers (µA).


- 17 -



Pràctica 2. DIVISOR DE TENSIÓ.

En un circuit electrònic no tots els components funcionen al mateix voltatge. Les resistències permeten

disposar del voltatges necessaris amb els divisors de tensió.

Munta els següents circuits:

Canviem el voltatge de la font d’alimentació a 12 volts.

Circuit 1 Circuit 2

Acciona els interruptors i anota la mesura dels voltímetres:

Circuit1: V1= V2= Circuit 2: V1= V2=

Volem connectar una làmpara que té les següents característiques: VRc=6Volts, I=60mA, Rc=100Ω. I la

connectarem al circuit 1, ja que tenim 6 Volts en bornes de R2:

Quin voltatge té la làmpara al accionar els interruptors?:

Al posar la làmpara en paral·lel amb R2 canvia la resistència i per tant el voltatge ja no es reparteix a parts

iguals.


- 18 -



Per realitzar un DIVISOR DE TENSIÓ s’han de calcular els valors de R1 i R2:

Procés de càlcul:

a) Dades làmpara: VRc = 6Volts, Ic = 60mA, Rc = 100Ω. Dades alimentació: Vcc = 12 V

b) Assignem a R2 un valor una mica INFERIOR a Rc. Com que Rc = 100Ω, posem R2 = 80Ω

c) Calculem els voltatges que han de tenir R1 ja que sabem que R2 ha de tenir 6V ( Vc és el voltatge de la

làmpara):

𝑉𝑅1 = 𝑉𝑐𝑐 − 𝑉𝑅2 = 12𝑉 − 6𝑉 = 6𝑉

d) Calculem el valor de la RESISTÈNCIA EQUIVALENT de R2 i Rc amb la següent formula:

𝑅𝑒 =𝑅2 × 𝑅𝑐

𝑅2 + 𝑅𝑐=

80Ω × 100Ω

80Ω + 100Ω= 44′44Ω

e) Finalment calculem el valor de R1 amb la següent formula:

𝑅1 =𝑅𝑒 × 𝑉𝑅1

𝑉𝑅2=

44′44Ω × 6𝑉

6𝑉= 44′44Ω

Munta el circuit divisor de tensió amb aquests valors de R1 i R2 i comprova si la làmpara rep 6 Volts:

Els decimals s’indiquen amb un punt.

Observa que per reduir el voltatge, les resistències consumeixen molta energia.


- 19 -



Calcula el divisor de tensió per que la làmpara funcioni a 6 Volts amb una font d’alimentació de 24 Volts.

a) Dades làmpara: VRc = ___Volts, Ic = ____mA, Rc = ____Ω.

Dades alimentació: Vcc = ____V

b) Valor R2 = ___Ω

c) Voltatge R1:

𝑉𝑅1 = 𝑉𝑐𝑐 − 𝑉𝑅2 = _____ − ______ = ____𝑉

d) Valor Re:

𝑅𝑒 =𝑅2 × 𝑅𝑐

𝑅2 + 𝑅𝑐=

____Ω × ____Ω

____Ω + ____Ω= ______Ω

e) Valor de R1:

𝑅1 =𝑅𝑒 × 𝑉𝑅1

𝑉𝑅2=

______Ω × ____𝑉

____𝑉= ______Ω

R1=

R2=


- 20 -



Pràctica 3. CÀRREGA I DESCÀRREGA D’UN CONDENSADOR.

Munta el següent circuit.

Condensador carregat i descarregat

Acciona INT 1 per carregar el condensador i INT 2 per descarregar-lo.

Posa ara dues resistències per limitar el temps de càrrega i descàrrega. insereix una sonda d’oscil·loscopi,

opció “GRAPH” per visualitza la càrrega i descàrrega del condensador.

Ajusta els valors de l’oscil·loscopi:

L’oscil·loscopi ens permet comptar els segons que triga a carregar-se i descarregar-se, cada quadricula és

un segon (time 1 s).


- 21 -



Amb els valors de Rc i Rd i del condensador podem calcular el temps de càrrega i descàrrega amb les

següents formules.

Temps de càrrega en segons:

𝑇𝑐 = 5 × 𝑅𝑐 ×𝐶𝜇𝑓𝑎𝑟𝑎𝑑𝑠

1.000.000

Temps de descàrrega en segons:

𝑇𝑑 = 5 × 𝑅𝑑 ×𝐶𝜇𝑓𝑎𝑟𝑎𝑑𝑠

1.000.000

Calcula el valor de la resistència Rd, per tal que el condensador trigui 12 segons a descarregar-se amb la

següent formula:

𝑅𝑑 =𝑇𝑑 × 1.000.000

5 × 𝐶𝜇𝑓𝑎𝑟𝑎𝑑𝑠

𝑅𝑑 =_______ × 1.000.000

5 × ______= ______Ω

Rd=


- 22 -



Pràctica 4. EL CORRENT ALTERN.


El generador de corrent altern està al menú “SIGNAL GENERATOR SOUND”

i ajusta el generador a 50Hz i 8Volts.

El corrent altern fa que la làmpara parpellegi. Per poder visualitzar-ho millor activa al menú “MEASURE”

l’opció “slow motion”.

Posa un voltímetre i un l’oscil·loscopi. Ajusta’l a Max: 10 V , Min -10 V , Time: 10 ms

Dibuixa el senyal del corrent altern:


- 23 -



Pràctica 5. EL DÍODE.

Per rectificar el corrent altern i disposar de corrent continu, fen servir el DÍODE.

Menú “DISCRETE SEMICONDUCTORS” i submenú “DIODE”.


Que passa al accionar l’interruptor?:

El díode és un semiconductor no un receptor, per tant cal posar una càrrega en el circuit.

Munta el següent circuit amb una font d’alimentació a 6 Volts i una làmpara de 6 V, 60 mA.

Quin voltatge arriba a la làmpara?:

Quin és Voltatge que necessita el díode per conduir?: tensió de LLINDAR.

Quin és el valor de la suma dels dos voltatges?:


- 24 -



Pràctica 6. POLARITZACIÓ DIRECTA I INVERSA D’UN DÍODE.

Munta el següent circuit amb polarització inversa d’un díode:

Que indica el Voltímetre V1?:


Substitueix el díode per un interruptor:

Que indiquen els Voltímetres amb I2 obert o tancat?:

I2 V1 V2

Obert

Tancat

El díode en polarització inversa es comporta com un interruptor obert.


- 25 -



Modifica el primer circuit per connectar el díode amb polarització directa:



Comprova que: 𝑉𝑐𝑐 = 𝑉1 + 𝑉2 =

Tensió de RUPTURA del díode:

Amb polarització inversa els díodes tenen un límit de tensió que poden suportar, s’anomena tensió de

RUPTURA. Quan la tensió de ruptura es sobrepassa, el díode es crema.

En lloc d’una font d’alimentació fixa, posarem una font

d’alimentació variable. El negatiu d’aquesta font és un

carril de terra.

La font d’alimentació variable s’ha d’ajustar primer a 500 Volts sense connectar, després posa el voltatge a

0 Volts i connecta-la.

Augmenta lentament el valor del voltatge. Quina és la tensió de RUPTURA?:


- 26 -



Pràctica 7. EL DÍODE COM A RECTIFICADOR .


El generador està al menú “SIGNAL GENERATOR SOUND” i l’ajustem a 50Hz i 8Volts.

Al menú principal “MEASURE” activa “slow motion”.

Per posar l’oscil·loscopi, selecciona l’opció “GRAPH”.

Després selecciona “avanced options”

i selecciona dos gràfiques i a la superior s’assigna la

sonda vermella i a l’inferior la blava.

Reculem al menú anterior

i agafem les sondes

que necessitem


- 27 -



Fem clic sobre cada gràfica per ajustar els valors

Sonda vermella

Ajustem les dues gràfiques a Max: 10 V , Min -10 V , Time: 10 ms

Sonda blava

Ajustem les dues gràfiques a Max: 10 V , Min -10 V , Time: 10 ms

Connecta el circuit i dibuixa les dues gràfiques:

Ara tenim corrent continu amb rectificació de mitja ona.

El díode quan rep el corrent del semiperíode negatiu, queda connectat amb polarització inversa i no

condueix.

Aquest tipus de circuit no és gaire útil ja que el receptor no rep voltatge durant la meitat del temps.


- 28 -



Pràctica 8. RECTIFICACIÓ D’ONA SENCERA.

Per aconseguir un corrent continu sense pics s’utilitza el PONT de DÍODES.

Munta el següent circuit rectificador d’ona sencera amb quatre díodes. Ajusta el generador a 50Hz i 8Volts.

Cal posar la presa de terra per que l’oscil·loscopi funcioni bé.

Dibuixa l’ona rectificada pel pont de díodes:

Funcionament del pont de díodes:


- 29 -



Pràctica 9. EL CONDENSADOR COM A FILTRADOR .

Recupera el circuit de la pràctica 7 i afegeix un condensador electrolític de 150F.

Dibuixa la gràfica visualitzada amb el condensador:

El condensador es carrega durant el semiperíode positiu i es descarrega durant el semiperíode negatiu.

Afegeix al circuit rectificador un condensador de 150F:

Dibuixa l’ona obtinguda:

Amb el condensador disposem d’un corrent continu que té poca variació.


- 30 -



Pràctica 10. EL DÍODE ZENER.


Ajusta el valor de la tensió de ruptura del díode Zener a 10 Volts i la font d’alimentació variable a 20 Volts.

Posem dues sondes ajustades a 20 Volts i 2segons.

Varia lentament la alimentació de 0 a 20 Volts i dibuixa les gràfica obtingudes.

Podem observar com encara que el voltatge d’entrada varií, el voltatge de sortida es manté estable a

10Volts (sempre que el voltatge d’entrada superi els 10 volts).

El díode zener treballa amb polarització inversa i ha de portar una resistència Rs que limiti la intensitat.


- 31 -



Pràctica 11. LA FONT D’ALIMENTACIÓ.

Les fonts d’alimentació estan formades per quatre etapes: Reducció del voltatge (Transformador)

Rectificació (Pont de díodes), Filtratge (Condensador) i Estabilització (Díode zener).

El generador està ajustat a 230 Volts 50 Hz. El transformador està a “PASSIVE COMPONENTS” i s’ha

d’ajustar a una relació de 17:1, això farà que la sortida del transformadors sigui d’uns 13’5 Volts. El zener

ha de tenir una tensió de ruptura de 6 volts.

Selecciona dos sondes i ajusta als valors indicats.

Dibuixa les gràfiques obtingudes:


- 32 -



Pràctica 12. EL DÍODE LED.

Els díodes LED funcionen a un determinat voltatge, per poder-los muntar en un circuit, hem d’afegir una

resistència de càrrega Rc que limiti la tensió que rep el LED.

CÀLCUL DE LA RESISTÈNCIA DE CÀRREGA Rc DEL LED:

𝑅𝑐 =𝑉𝑐𝑐 − 𝑉𝑙𝑒𝑑

𝐼𝑙𝑒𝑑

Vcc= Voltage alimentació

Vled = Voltatge led

Iled = Intensitat led en Ampers

LED Vermell 1’9 V 10mA, Groc 2V 10mA i verd 2’1V 10mA

Munta els següent circuit:

Calculem el valor de Rc pel LED Vermell: 𝑅𝑐 =𝑉𝑐𝑐−𝑉𝑙𝑒𝑑

𝐼𝑙𝑒𝑑=

9𝑉−1′9𝑉

0′01𝐴= 710Ω


- 33 -



Calcula els valors de RC pel LED Groc i el Verd:

Valor de Rc pel LED Groc alimentat a 9Volts:

𝑅𝑐 =𝑉𝑐𝑐−𝑉𝑙𝑒𝑑

𝐼𝑙𝑒𝑑=

Valor de Rc pel LED Verd alimentat a 12Volts:

𝑅𝑐 =𝑉𝑐𝑐−𝑉𝑙𝑒𝑑

𝐼𝑙𝑒𝑑=


- 34 -



Pràctica 13. EL TRANSISTOR.


La làmpara no s’il·lumina ja que la unió col·lector-emissor del transistor no condueix.

Posa una resistència d’ 1KΩ a la base del transistor:



La resistència fa que a la base arribin els 0’7 volts que necessita el transistor per conduir.

Però la làmpara està amb sobre voltatge. Cal calcular el valor de la resistència per tal que el circuit funcioni

correctament.


- 35 -



Pràctica 14. CÀLCUL DE LA RESISTÈNCIA RB.

Per calcular el valor de Rb per tal que la càrrega rebi el voltatge adequat farem servir les següents formules:

Dades:

Transistor: hFE=100

Alimentació: Vcc 12V

Voltatge VRc Làmpara=6V

Resistència RC làmpara=100Ω

Formules:

Intensitat IC

𝐼𝐶 =𝑉𝑅𝑐

𝑅𝐶

Intensitat IB

𝐼𝐵 =𝐼𝐶

ℎ𝐹𝐸

Valor resistència RB

𝑅𝐵 =𝑉𝐶𝐶 − 0′7𝑉

𝐼𝐵

Calcula el valor de RB i munta el circuit per governar una làmpara de 6Volts alimentada per una pila de

12Volts (el valor de RB caldrà arrodonir-lo).

𝐼𝐶 =𝑉𝑅𝐶

𝑅𝐶=

𝐼𝐵 =𝐼𝐶

ℎ𝐹𝐸=

𝑅𝐵 =𝑉𝐶𝐶−0′7𝑉

𝐼𝐵=


- 36 -



Pràctica 15. CÀLCUL DEL GUANY DEL TRANSISTOR.

El guany d’un transistor, hFE, indica el valor d’amplificació entre el senyal d’entrada i el de sortida.

Posa dos amperímetres al circuit de la pràctica 14:

Que marca l’Amperímetre Ic?:

Que marca l’Amperímetre Ib (Atenció s’ha de convertir a mA)?:

Estem governant la làmpara amb una petita Intensitat.

Si les dividim obtindrem el valor de guany (amplificació) del transistor:

Calcula el valor de guany amb la següent formula:

ℎ𝐹𝐸 =𝐼𝑐

𝐼𝑏=


- 37 -



Pràctica 16. CÀLCUL DE LA RESISTÈNCIA RB i RC.

Calcula el valor de RC i RB i munta el circuit per governar un LED Vermell alimentat a 12Volts.

En aquest cas també hem de calcular també la resistència limitadora Rc per que el LED sols pot funcionar a

1’9 Volts. La Intensitat del col·lector Ic és la Intensitat del LED.

Dades:

Transistor: hFE=100

Alimentació: Vcc 12V

Led Vermell: 1’9 V, 0’01 A

Formules:

𝑅𝐶 =𝑉𝐶𝐶 − 𝑉 𝐿𝑒𝑑

𝐼 𝐿𝑒𝑑

𝐼𝐵 =𝐼𝐶

ℎ𝐹𝐸

𝑅𝐵 =𝑉𝐶𝐶 − 0′7𝑉

𝐼𝐵

𝑅𝐶 =𝑉𝐶𝐶−𝑉 𝐿𝑒𝑑

𝐼 𝐿𝑒𝑑=

𝐼𝐵 =𝐼𝐶

ℎ𝐹𝐸=

𝑅𝐵 =𝑉𝐶𝐶−0′7𝑉

𝐼𝐵=


- 38 -



Pràctica 17. CONTROL DEL TRANSISTOR AMB DIVISOR DE TENSIÓ.

Regulant el voltatge de la base del transistor podem regular la unió Col·lector-Emissor i per tant encendre o

apagar la làmpara.

Munta el següent circuit (regula el valor de la resistència variable R2 a 100MΩ en el seu valor màxim):

Disminueix lentament el valor de R2 (resistència variable), quan el transistor entri en zona de TALL la

làmpara s’apagarà.

Quan el valor de R2 és molt gran, tota la corrent circula cap a la base del transistor i la làmpara s’encén.

Quan el valor de R2 és molt petit, tota la corrent circula per aquesta resistència i no arriba tensió a la base

del transistor i aquest deixa de conduir i la làmpara s’apaga.


- 39 -



Si substituïm la resistència variable per una fotoresistència LDR, tindrem un interruptor crepuscular:

Al menú “INPUT COMPONENTS” seleccionem la LDR:

Posarem un polsador i una làmpara, que ha d’estar al costat de la LDR.

Quan la LDR rep llum disminueix el valor de la seva resistència i per tant variem el voltatge de base del

transistor.

Per poder observar com varia la resistència de la LDR, modifica el circuit amb la LDR amb llum:


- 40 -



Pràctica 18. CIRCUIT TEMPORITZADOR.

Regulant el temps de descàrrega d’un condensador a través d’una resistència, podem controlar un transistor

i fer que condueixi durant un determinat temps i per tant, disposar d’un temporitzador.


Quants segons, aproximadament, està il·luminat el Led?:

Canvia el condensador de 100µF per un de 200µF.

Quants segons, aproximadament, està il·luminat ara el Led?:

Per poder regular el temps sense haver de canviar el condensador posem en paral·lel una resistència

variable de 1MΩ que farà que el condensador es descarregui més ràpid o mes lent (la resistència de 100Ω

es posa per evitar un curtcircuit quan la resistència variable val 0Ω).

Led Vermell

Led Vermell


- 41 -



Pràctica 19. MULTIVIBRADOR ASTABLE.

Una de les aplicacions dels transistors i els condensadors electrolítics són els OSCIL·LADORS.


El temps d’oscil·lació es calcula amb la següent formula: 𝑡 = 0′45 × 𝑅𝑏 ×𝐶𝜇𝑓𝑎𝑟𝑎𝑑𝑠

1.000.000

Per variar la velocitat d’oscil·lació, podem substituir les resistències Rb de 22KΩ, que són les que

descarreguen els condensadors de 100µF, per unes resistències variables.

Per evitar que el valor sigui 0Ω es posen les resistències de 5KΩ que serà el valor mínim:


- 42 -



Pràctica 20. CIRCUITS DE POTÈNCIA.

El transistor té limitada la potència que pot suportar (en el cas del simulador 1Watt), per tant, si activem un

receptor que consumeixi més potència el transistor es destruirà.

Farem servir la làmpara de filament i seleccionarem la potència a 20Watts. Per comprovar la intensitat que

consumeix muntem el següent circuit:

Modifiquem el circuit temporitzador, pràctica 18, amb la làmpara de filament (calculem la resistència Rb

amb el valor de la intensitat IC: Rb val 667Ω):

Al accionar el circuit el transistor es destrueix.

Per poder controlar receptors de potència elevada s’utilitza el relè.


- 43 -



Un relè es un interruptor electromecànic, format per un electroimant, que al rebre corrent obre i tanca uns

commutadors.

Els commutadors tenen dos posicions: normalment obert (NO) i normalment tancat (NC), una molla fa que

retornin a la seva posició al cessar el camp magnètic de l’electroimant.

La bobina del relè funciona a 6 Volts i té una resistència de 100Ω.

En paral·lel amb la bobina del relè cal posar un díode en polarització inversa que evitarà la destrucció dels

transistors per l’efecte de l’autoinducció de la bobina.

Els commutadors poden estar connectats a 230 Volts i per tant accionar receptors industrials (ventiladors,

motors, làmpares...). La part dels commutadors s’anomena circuit de POTÈNCIA.

La bobina i la part els components que l’accionen s’anomena circuit de MANIOBRA.

Observa que la part de MANIOBRA i la part de POTÈNCIA tenen alimentacions diferents i interruptors

diferents (a la part de potència tindríem MAGNETOTÈRMICS I DIFERENCIALS).


Aquest circuit té una làmpara que indica que és de nit i una altra que indica que és de dia.

NO NC NO NC


- 44 -



Pràctica 21. El TIRISTOR.

El tiristor pot substituir el relè. El fet de que el tiristor no tingui contactes mòbils, fa que sigui mes fiable i

durable.

Per que el tiristor entri en conducció necessita que circulin 0’006 Ampers o 0’7 Volts pel contacte PORTA.

Per que es bloquegi cal tallar la corrent entre l’ÀNODE i el CÀTODE.


Una aplicació és en circuits d’alarmes.

El tiristor té l’avantatge de que no es desconnecta al cessar l’acció que l’ha connectat, això fa que calgui

desconnectar els circuits d’alarma manualment i per tant evitar que un incident passi desapercebut.


Quan el dipòsit superi el nivell màxim s’il·luminarà el senyal d’alarma. Encara que el nivell baixi, l’alarma

seguirà connectada i sols s’aturarà al desconnectar manualment la tensió.

Per calcular el valor de la resistència de càrrega Rc es fa servir la següent formula:

𝑅𝑐 =𝑉𝑐𝑐

0′006𝐴=

6𝑉

0′006𝐴= 1.000Ω


- 45 -



Substitució del relè pel Tiristor en circuits de potència.

Munta els següents circuits:

Circuit Marxa Aturada d’un motor controlada per relè:

El relè té dos commutadors, un el fem servir per accionar el motor, l’altre és el que serveix per realimentar

la bobina del relè i mantenir-lo accionat (contacte de memòria).

Els relès tenen els contactes mòbils, el seu ús constant els desgasta i s’ha de substituir el relè; en canvi el

Tiristor no té cap contacte i per tant no pateix aquest problema. El circuit amb Tiristor també és més senzill

i la part de maniobra està alimentat per un voltatge molt baix, cosa que permet que es pugui utilitzar sense

perill.

Circuit Marxa Aturada d’un motor controlada per tiristor:

La part de maniobra està alimentada per una pila de 0’7 Volts i la part de potència pot suportar fins a 400

Volts.

Contacte de memòria


- 46 -



Pràctica 22. L’AMPLIFICADOR OPERACIONAL.

Les antigues calculadores electròniques funcionaven amb els amplificadors operacionals.

Circuits de càlcul matemàtic amb amplificadors operacionals.

Les fonts d’alimentació variables s’han d’ajustar a 10mV i simulen, variant el seu valor, les entrades

numèriques.

Suma:

Resta:

Suma A+B

Resta A-B

Resta B-A


- 47 -



Multiplicar: El potenciòmetre ha de ser de 10KΩ

Dividir:

Per seleccionar els divisors utilitzarem interruptors (sols pot estar un interruptor connectat a la vegada).

Alguns valors de R2 s’obtenen amb tres resistències: la primera KΩ, la segona Ω i la tercera mΩ.

El resultat inferior a 1 es mostrarà en μV (800μV = 0’8mV, per tant el resultat serà 0’8)

Amb el commutador seleccionem la tensió de 10 mV o la de 100mV per obtenir els números desitjats.

Multiplica A X B


- 48 -



Pràctica 23. EL CIRCUIT INTEGRAT 555.

El 555 és un circuit integrat analògic, que integra dins seu circuits que permeten que s’utilitzi com a

temporitzador, generador de senyals, rellotges, retardadors de temps, etc. simplificant el disseny de circuits.

Circuit Multivibrador Astable:

El circuit integrat 555 realitza la mateixa funció que el Multivibrador Astable de la pràctica 19, amb un

circuit més senzill.


El temps d’oscil·lació es varia modificant els valors de R1, R2 i C amb les següents formules:

𝑇1 = 0′693 × 𝑅1 + 𝑅2 ×𝐶𝜇𝑓𝑎𝑟𝑎𝑑𝑠

1.000.000

𝑇2 = 0′693 × 𝑅2 ×𝐶𝜇𝑓𝑎𝑟𝑎𝑑𝑠

1.000.000


- 49 -



Temporitzador amb el CI 555:

Amb aquest circuit integrat podem construir temporitzadors a la connexió (la sortida s’activa al cap d’un

cert temps) o a la desconnexió (la sortida es desactiva al cap d’un cert temps).

Temporitzador a la desconnexió:

El temps en segons es calcula aproximadament: 𝑡 ≅ 1′1 × 𝑅 ×𝐶𝜇𝐹

1.000.000

Per calcular el valor aproximat de la resistència: 𝑅 ≅𝑡

1′ 1×𝐶𝜇𝐹

1.000 .000

Per variar a voluntat el temps posem una resistència variable de 100KΩ.


Per calcular el temps s’ha de tenir en compte la resistència d’1KΩ (valor mínim).

𝑡 ≅ 1′1 × (𝑅 + 1.000) ×𝐶𝜇𝐹

1.000.000


- 50 -



Podem fer un Reset i fer que la temporització finalitzi anticipadament.

Modifica el circuit anterior amb un Reset:

Temporitzador a la connexió:

Aprofitant el circuit anterior podem tenir un temporitzador a la connexió: la sortida esta apagada durant un

determinat temps.

Si premen Reset el circuit es connecta abans d’acabar la temporització.



- 51 -



Alarma amb detector de presencia:

La fotoresistència LDR simula un detector de presencia; al detectar moviment es connecta l’alarma que

encara que cesi el moviment (LDR a fosques) no es desconnecta. Per desconnectar l’alarma cal polsar

Reset,.

Alarma de temperatura amb NTC i amplificador operacional:

Utilitzem el circuit del multivibrador astable per construir una alarma intermitent de temperatura que

funciona amb un amplificador operacional connectat a dos divisors de tensió.

Un divisor de tensió té una termoresistència NTC (que varia el seu valor segons la temperatura) i l’altre una

resistència variable R1. L’amplificador operacional compara les dues tensions: quan el valor dels dos

divisors és igual (els voltímetres V1 i V2 ens indiquen els valors) la sortida no té prou voltatge per activar

el multivibrador. Si el valor de V1 és inferior a V2, llavors tenim quasi 7 Vols a la sortida (indicat per V3) i

el multivibrador es posa en marxa. Regulant el valor de R1 podem seleccionar la temperatura en que es

posa en marxa l’alarma (valor de R1 major que NTC alarma activada).

Munta el següent circuit. Ajustem la NTC (mínim) i la resistència variable (màxim) a 50KΩ:


- 52 -



7- ELECTRÒNICA DIGITAL. Circuit integrat 7400 amb 4 portes NAND

L’electrònica digital es basa en els circuits integrats, que es

construeixen integrant resistències, díodes, transistors,

condensadors... en una peça de material semiconductor de

silici i encapsulats en forma de xip.

Els circuits integrats estan formats per PORTES LÒGIQUES.

Una porta lògica té dues entrades i una sortida, si a les

entrades apliquem un senyal digital de 1 o 0, obtindrem, en

funció de la porta utilitzada, una sortida 1 o 0.

El fet que les variables només puguin tenir dos valors fa que es treballi amb major exactitud i precisió, que

la informació es pugui emmagatzemar i transmetre amb més facilitat, que els circuits siguin més fàcils de

dissenyar i que es poden dissenyar sistemes digitals que estaran controlats per programes informàtics.

Comptador digital manual o automàtic de 10 segons.

Comptador digital automàtic de 0 a 99 segons:


- 53 -



Comptador digital de binari a decimal

Al menú “LOGIC GATES” tenim una sèrie de portes lògiques i els elements d’entrada i sortida de senyals:

Per visualitzar les senyals digitals 1 i 0 activarem la casella “Logic signals”

del menú “VIEW”.


- 54 -



L’electrònica analògica treballa amb variables continues, que es mesuren amb números reals i poden tenir

qualsevol valor, en canvi l’electrònica digital treballa amb variables discretes, que es mesuren amb

números binaris i només poden tenir dos valors, 1 o valor alt i 0 o valor baix.

Els sensors d’un circuit poden ser analògics, com la LDR, i per tant tenir infinitat de valors. Per poder

utilitzar-los en un circuit digital hem de pensar que un 1 digital és un valor ALT i que un 0 és un valor

BAIX.

Exemple: La resistència NTC varia el seu valor amb la temperatura. Amb un valor baix de resistència

(temperatura alta) el transistor condueix (interruptor tancat) i per tant tot el voltatge es quedarà en bornes de

la resistència de càrrega Rc de 150Ω i la unió col·lector-emissor tindrà un voltatge de 92’3mV (nivell baix)

que equival a un 0.

Si augmenta el valor de la resistència (disminueix la temperatura) el transistor deixarà de conduir

(interruptor obert) i la unió col·lector-emissor tindrà un voltatge de 1’91V (nivell alt) que equival a un 1.


- 55 -



Entrada lògica

En un circuit digital tindrem entrades i sortides analògiques o digitals. Per combinar-les hem de tenir en

compte els diferents voltatges de treball.

Les portes lògiques funcionen amb 5 Volts i els elements analògics a diferents voltatges.

Les entrades lògiques apliquen els 5 Volts amb un 1 o 0 Volts amb un 0 a les portes lògiques.

La sortida lògica s’il·lumina amb un 1 (5 Volts) i no necessita connexió amb el neutre.

Circuit d’exemple:

Un sensor analògic d’entrada, NTC, controla un relè que acciona el motor d’un aire condicionat si la

temperatura és alta. El circuit incorpora un control digital, de forma que si el detector de presencia, simulat

per una entrada lògica, no esta activat (en 1) no es posa en marxa l’aire condicionat encara que la

temperatura sigui alta.

La resistència d’1KΩ redueix els 5 volts de sortida a 736mV, els necessaris per activar el transistor. El

circuit de potència s’ha d’alimentar amb 6 Volts a part del circuit digital.

Sortida lògica

Porta lògica


- 56 -



8- DISSENY DE CIRCUITS AMB PORTES LÒGIQUES.

Un circuit digital esta basat en circuits integrats de portes lògiques, que reben un senyal digital (0 o 1) d’uns

sensors d’entrada i activen una sortida amb un senyal digital (0 o 1).

Per dissenyar un circuit amb portes lògiques s’ha de seguir el següent procediment:

a- Enunciat del problema a resoldre.

b- Escriure la taula de veritat a partir de l’enunciat.

c- Obtenció de la funció de sortida a partir de la taula de veritat.

d- Simplificació de la funció de sortida amb la taula de Karnaugh.

e- Construcció del circuit amb portes lògiques seguint la funció.

Exemple:

a)- ENUNCIAT:

Un equip d’aire condicionat es posa en marxa mitjançant un interruptor (a) manual independentment de la

temperatura ambient. L’aire també es posarà en marxa quan un termòstat (b) detecti que la temperatura

arriba als 30°C encara que l’interruptor (a) estigui desactivat i s’aturarà quan el sensor (b) detecti que la

temperatura està a 25°C . Un tercer sensor (c) posat a la finestra, aturarà l’aire si la finestra està oberta

encara que l’interruptor (a) o el sensor de temperatura (b) estiguin activats.

b)-TAULA DE VERITAT:

Omplim les entrades de la taula de veritat amb totes les combinacions possibles dels sensors, com que

temin 3 sensors i cada sensor pot tenir dos estats (0 o1) tenim 2³=8 combinacions, per tant omplirem les

entrades de la taula del número binari 0 al número binari 7.

La taula de veritat de la sortida la omplirem amb 0 o 1 segons les condicions d’entrada.

-Entrades-

a- Interruptor manual. 1 activat, 0 desactivat.

b- Sensor temperatura. 1 si Temp > 30°C, 0 si Temp < 25°C.

c- Sensor finestra. 1 oberta, 0 tancada.

-Sortides-

s- Compressor aire. 1 activat, 0 desactivat.

Entrades S

a b c s

0 0 0 0

0 0 1 0

0 1 0 1

0 1 1 0

1 0 0 1

1 0 1 0

1 1 0 1

1 1 1 0

Circuit lògic. Sortida Sensors

d’entrada


- 57 -



c)-OBTENCIÓ DE LA FUNCIÓ DE LA SORTIDA:

Obtenim les condicions que ens donaran 1 a la sortida i les escrivim en format algebraic. Una entrada 0

l’escrivim amb el símbol negat, 𝑎 , una entrada 1 sols el símbol, a. Com que la sortida no s’activa si no es

compleixen les tres opcions, això és la funció AND multiplicació.

Primera funció amb la sortida = 1: 010 = 𝑎 b𝑐 Segona funció amb la sortida = 1: 100 = a𝑏 𝑐 Tercera funció amb la sortida = 1: 110 = ab𝑐

Ara combinem les tres funcions sumant-les, ja que la sortida es pot activar amb qualsevol de les tres

opcions, això es la funció OR suma.

Funció: 𝑠 = 𝑎 𝑏𝑐 + 𝑎𝑏 𝑐 + 𝑎𝑏𝑐

e)-CONSTRUCCIÓ DEL CIRCUIT (Simplificarem després):

Primer dibuixem les tres entrades dels sensors a,b i c i les portes NOT necessàries per tenir les entrades

negades:

Ara realitzem la primera multiplicació amb portes AND, com que tenim tres entrades posem dos portes

NAD en sèrie. Comprovem amb Crocodile que la sortida és 1 al posar a l’entrada 010:


- 58 -



Fem ara la segona multiplicació i comprovem que la sortida és 1 al posar les entrades a 100:

I l’última multiplicació i comprovem que la sortida és 1 al posar les entrades a 110:

Finalment sumem les tres multiplicacions amb portes OR, com que tenim tres sumes posem dos portes OR

en sèrie. Comprovem el funcionament del circuit:


- 59 -



SIMPLIFICACIÓ DE CIRCUITS.

Un cop obtinguda la funció de sortida d’un circuit digital, podem simplificar-la i així poder construir un

circuit amb menys portes.

Simplificació per Karnaugh: Consisteix en un mètode gràfic per simplificar les funcions.

Exemple: Simplificació d’un circuit digital.

Circuit sense simplificar:

Circuit simplificat:


- 60 -



Regles de simplificació.

1. Les agrupacions són exclusivament d’ uns.

2. Les agrupacions únicament es poden fer en horitzontal i en vertical.

3. Els grups han de contenir 2

n elements. Es a dir que cada grup tindrà 1,2,4,8... números de uns.

4. Cada grup ha de ser tan gran com segui possible per tal d’obtenir el mínim de grups possibles.


- 61 -



5. Tots els uns tenen que pertànyer como a mínim a un grup. .

6. Poden existir solapaments de grups.

7. La formació de grups també es pot produir amb les cel·les extremes de la taula, la part inferior

s’agrupa amb la superior i l’esquerra amb la dreta (com si fos una esfera).


- 62 -



Pràctica 24. SIMPLIFICA EL CIRCUIT DE CONTROL DE L’AIRE CONDICIONAT.


Omple el mapa de Karnaugh:

Funció simplificada: 𝑠 =

Dibuixa el circuit simplificat:


- 63 -



Pràctica 25. DISSENY D’UN SISTEMA DE VENTILACIÓ.

1-ENUNCIAT:

En una nau industrial es disposa de tres motors amb les següents potències: 10KW, 20KW i 30KW que es

posen en marxa de forma independent. Un ventilador refrigera la nau només quan la potència dels motors

que estan funcionant superi els 30 KW.

2-TAULA DE VERITAT:

Omplim les entrades de la taula de veritat amb totes les combinacions possibles dels sensors dels tres

motors, com que temin 3 sensors i cada sensor pot tenir dos estats (0 o1) tenim 2³=8 combinacions, per tant

omplirem les entrades de la taula del número binari 0 al número binari 7.

Omple la taula:

-Entrades-

a- Motor 10 KW 1-ON 0-OFF

b- Motor 20 KW 1-ON 0-OFF

c- Motor 30 KW 1-ON 0-OFF

-Sortida.

s- Ventilador 1-ON 0-OFF

3-OBTENCIÓ DE LA FUNCIÓ DE SORTIDA:

Escriu la funció de sortida:

𝑠 =

Entrades S

a b c s

0 0 0

0 0 1

0 1 0

0 1 1

1 0 0

1 0 1

1 1 0

1 1 1

M1 M2 M3

V a b c

s

10Kw 20Kw 30Kw


- 64 -



4- SIMPLIFICACIÓ DEL CIRCUIT:

Funció simplificada S=

5-CONSTRUCCIÓ DEL CIRCUIT:

Dibuixa les portes lògiques i munta el circuit:


- 65 -



Pràctica 26. DISSENY D’UNA ALARMA.

1-ENUNCIAT:

Una màquina d’una industria té tres sensors a,b i c que controlen el procés de fabricació. S’ha de dissenyar

un circuit que dispari l’alarma si es compleixen les següents situacions:

Alarma activada si -a- desactivat, -b- activat, -c- desactivat.

Alarma activada si -a- desactivat, -b- desactivat, -c- activat.

Alarma activada si -a- activat, -b- desactivat, -c- activat.

Alarma activada si -a- activat, -b- activat, -c- desactivat.

2-TAULA DE VERITAT:

Omplim les entrades de la taula de veritat amb totes les combinacions possibles dels quatre sensors, com

que temin 3 sensors i cada sensor pot tenir dos estats (0 o1) tenim 23=8 combinacions, per tant omplirem

les entrades de la taula del número binari 0 al número binari 15.

Omple la taula:

Sensor Activat Desactivat

a 1 0

b 1 0

c 1 0

3-OBTENCIÓ DE LA FUNCIÓ DE SORTIDA:

Escriu la funció de sortida:

𝑠 =

Entrades S

a b c s

0 0 0

0 0 1

0 1 0

0 1 1

1 0 0

1 0 1

1 1 0

1 1 1


- 66 -



4- SIMPLIFICACIÓ DEL CIRCUIT:

Funció simplificada S =




- 67 -



Pràctica 27. SISTEMA DE CONTROL D’UN HIVERNACLE.

1-ENUNCIAT:

Dissenyar el circuit electrònic per activar el sistema de reg d’un

hivernacle de flors de decoració.

Disposem de 3 sensors:

-a- LDR controla la llum ambient: dia 0, nit 1

-b- FLOAT la humitat ambient: humitat alta 0, baixa 1

-c- NTC que controla la temperatura ambient: temperatura alta 0, baixa 1

El sistema de reg s’efectuarà en les següents condicions:

Reg activat: La temperatura es alta, es de dia i la humitat es baixa.

Reg activat: La temperatura es alta, es de nit i la humitat és baixa.

Reg activat: La temperatura es baixa, es de nit i la humitat és baixa.

2- TAULA DE VERITAT:

3- FUNCIÓ DE SORTIDA:

𝑆 =

Entrades S

a b c s

0 0 0

0 0 1

0 1 0

0 1 1

1 0 0

1 0 1

1 1 0

1 1 1


- 68 -



4- SIMPLIFICACIÓ DE LA FUNCIÓ DE SORTIDA:

Funció simplificada: 𝑆 =

5- CONSTRUCCIÓ DEL CIRCUIT:



- 69 -



Pràctica 28. CONTROL DE CLIMATITZACIÓ (Dues sortides).

1-ENUNCIAT:

Dissenya un sistema de climatització per una nau industrial. La nau té distribuïts tres sensors de

temperatura que controlen dos motors de ventilació que es posen en marxa amb les següents condicions:

- Sensor a i c activats connecta Ventilador 1

- Sensor a i b activats connecta Ventilador 2

- Sensor b i c activats connecta Ventilador 1

- Sensor a, b i c activats connecta Ventilador 1 i Ventilador 2

2- TAULA DE VERITAT:

Com que tenim dues sortides, la taula de veritat també té dues sortides i tindrem dues funcions

3-OBTENCIÓ DE LES FUNCIÓNS DE SORTIDA:

Funció: 𝑠1 =

Funció: 𝑠2 =

Entrades S1 S2

a b c v1 v2

0 0 0

0 0 1

0 1 0

0 1 1

1 0 0

1 0 1

1 1 0

1 1 1


- 70 -



4- SIMPLIFICACIÓ DE LES FUNCIONS DE SORTIDA:

Funció S1:

Funció simplificada: 𝑆1 =

Funció S2:

Funció simplificada: 𝑆2 =

5-CONSTRUCCIÓ DEL CIRCUIT.



- 71 -



Pràctica 29. DISSENY D’UNA HABITACIÓ DOMÒTICA (4 entrades i 2 sortides).

1-ENUNCIAT:

Disposem en una habitació 4 sensors:

-a- temperatura: si menor de 20ºC -1- si major de 28ºC -0-

-b- presència: si entra algú -0- si no hi ha ningú -1-

-c- llum: de dia -0- de nit -1-

-d- finestra: -1- oberta -0- tancada

i de dos sortides:

-s1- calefacció i -s2- refrigeració.

Si entra algú a l’habitació i la temperatura es inferior a 20 graus s’encén la

calefacció, si és superior als 28 graus s’encén l’aire refrigerat (al connectar un es

desconnecta l’altre) però si la finestra està oberta no va ni la calefacció ni la

refrigeració. Si és de nit no s’encén la refrigeració i si és de dia no s’encén la

calefacció.

2-TAULA DE VERITAT:

Omplim les entrades de la taula de veritat amb totes les combinacions possibles

dels quatre sensors, com que temin 4 sensors i cada sensor pot tenir dos estats (0

o1) tenim 24=16 combinacions, per tant omplirem les entrades de la taula del

número binari 0 al número binari 15.


Funció: 𝑠1 =

Funció: 𝑠2 =

4- SIMPLIFICACIÓ DE LA FUNCIÓ S1:

Funció simplificada S1=

Entrades Sortides

a b c d s1 s2

0 0 0 0

0 0 0 1

0 0 1 0

0 0 1 1

0 1 0 0

0 1 0 1

0 1 1 0

0 1 1 1

1 0 0 0

1 0 0 1

1 0 1 0

1 0 1 1

1 1 0 0

1 1 0 1

1 1 1 0

1 1 1 1


- 72 -



SIMPLIFICACIÓ DE LA FUNCIÓ S2:





- 73 -



Pràctica 30. DISSENY D’UNA PLANTA TRUTURADORA DE PAPER (4 entrades i 4 sortides).

1-ENUNCIAT:

Una planta trituradora de paper té un dipòsit amb tres sensors: -c- dipòsit buit,

-b- dipòsit mig ple i -a- dipòsit ple i un sensor –d- que indica si l’aigua del

dipòsit està a 50ºC.

Si el sensor –c- està activat entra en funcionament el motor 1 -s1-, al

desactivar-se el sensor –c- , dipòsit buit, el motor 1 s’atura.

Si estan activats el sensors -c i el –b- es posa en marxa el motor 1 -s1- i el

motor 2 -s2-. El motor 2 -s2- s’atura al desactivar-se el sensor -b- i el motor 1

-s1- s’atura al desactivar-se el sensor –c-.

Si estan activats els sensors -c-, -b- i –a- es posa en marxa el motor 1 -s1-, el

motor 2 -s2- i el motor 3 –s3-. El motor 3 -s3- s’atura al desactivar-se el

sensor -a-, el motor 2 -s2- s’atura al desactivar-se el sensor –b- i el motor 1 -s1- s’atura al desactivar-se el

sensor –c-.

Cap motor funcionarà si el sensor de temperatura de l’aigua -d- està activat, indicant que la temperatura de

l’aigua està per sota dels 20°C.

L’alarma -s4- s’activarà per indicar mal funcionament en cas de que s’activi el sensor -a- i el -b- i el -c-

estigui desactivat i també si s’activa el sensor -b- sense que s’hagi activat el sensor -c-. Al activar-se

l’alarma s’aturen tots els motors que estiguessin en marxa.

2-TAULA DE VERITAT:

Omplim les entrades de la taula de veritat amb totes les combinacions

possibles dels quatre sensors, com que temin 4 sensors i cada sensor pot

tenir dos estats (0 o1) tenim 24=16 combinacions, per tant omplirem les

entrades de la taula del número binari 0 al número binari 15.

-Entrades- activada desactivada -Sortides-

a- Dipòsit ple 0 1 s1- Motor 1

b- Dipòsit mig 0 1 s2- Motor 2

c- Dipòsit buit 0 1 s3- Motor 3

d- Temperatura 1 0 s4- Alarma


Funció: 𝑠1 =

Funció: 𝑠2 =

Funció: 𝑠3 =

Funció: 𝑠4 =

Entrades Sortides

a b c d s1 s2 s3 s4

0 0 0 0

0 0 0 1

0 0 1 0

0 0 1 1

0 1 0 0

0 1 0 1

0 1 1 0

0 1 1 1

1 0 0 0

1 0 0 1

1 0 1 0

1 0 1 1

1 1 0 0

1 1 0 1

1 1 1 0

1 1 1 1


- 74 -



4- SIMPLIFICACIÓ DE LA FUNCIÓ S1:







- 75 -





5-CONSTRUCCIÓ DEL CIRCUIT.



- 76 -



9- ELECTRÒNICA DIGITAL MICROPROGRAMABLE.

Un circuit electrònic està pensat per realitzar una funció determinada, si volem que en realitzi una altra d

diferent caldrà redissenyar-lo i muntar-lo de nou.

Amb un circuit microprogramable podem modificar el comportament del circuit electrònic només

modificant el programa.

L’electrònica digital microprogramable es basa en uns xips

anomenats microprocessadors que son capaços de executar unes

instruccions que estan escrites en un llenguatge de programació

com el C/C++ i que s’emmagatzemen en xips de memòria.

El microprocessador llegirà els senyals que arribin a les

entrades a traves dels sensors i segons les ordres del programa,

actuarà sobre les sortides que activaran els actuadors.

Un microprocessador molt econòmic és l’ARDUINO, que disposa de entrades i sortides digitals i

analògiques i que es programa connectant-la a l’ordinador a través d’un cable USB.

Placa ARDUINO LEONARDO.


- 77 -



10- PROGRAMACIÓ EN ARDUINO.

L’ARDUINO es programa en C/C++. Primer es realitza un organigrama on s’indiquen les accions que ha

de realitzar el programa, després s’escriu el programa en un IDE “Entorn Interactiu de Desenvolupament”,

que s’encarregarà de compilar el programa a llenguatge màquina i finalment el descarreguem a la memòria

de la placa Arduino i ja el podrem executar.

Exemple: LED INTERMITENT:

Programa

L’estructura d’un programa ARDUINO s’organitza en tres parts, que són obligatòries, per que el programa

funcioni:

void setup()

PinMode(LedPin, OUTPUT);

void loop()

digitalWrite(LedPin, HIGH);

delay(1000);

digitalWrite(LedPin, LOW);

delay(1000);

PRIMERA PART.

Es carrega la llibreria que aporta les instruccions específiques dels mòduls

Tinkerkit. Es declaren les variables que farem servir

S’executa UNA SOLA VEGADA.

#include <TinkerKit.h>

int ledPin = 13;

SEGONA PART.

Es defineixen les Entrades i Sortides Analògiques o Digitals que farem

servir.

S’executa UNA SOLA VEGADA.

TERCERA PART.

Aquesta funció s’executa CONTINUAMENT en bucle “loop” i conté les

instruccions que s’executen.

Les claus defineixen el principi i el final del bloc.

Una clau oberta sempre ha de tenir una clau tancada .

El punt i coma ; s’utilitza per separar instruccions.

Podem posar comentaris al programa, que no s’executaran, amb

// cometari o bé amb varies línies començant per /* i acabant per */


- 78 -



L’IDE ARDUINO:

L’entorn de programació de l’ARDUINO consta de les següents parts:

Un cop escrit el programa el verifiquem amb l’opció VERIFICACIÓN. A l’àrea de missatges s’informarà

de les possibles errades.

Si el programa està correcte el podem carregar a la memòria de l’ARDUINO amb l’opció CARGA DE

PROGRAMA. La càrrega del programa es visualitza amb els leds de la placa.

Leds RX i TX, parpellegen per indicar que s’estan

rebent/transmeten dades des de /a l’ordinador.

Led ON, indica que

la placa té tensió.

Led L, indica que el programa s’està carregant.


- 79 -



SHIELD TINKERKIT:

Per fer més senzilla la tasca de connectar sensors i actuadors utilitzaren la SHIELD TINKERKIT i els seus

sensors i actuadors.

És una placa que s’insereix a sobre de l’Arduino i permet disposar de les entrades i sortides en format

connector.

A través del connector arriben els 5 Volts als sensors i actuadors i els senyals

d’entrada o sortida a l’Arduino.

Correspondència entre els pins ARDUINO i les

entrades i sortides de TINKERKIT:

ARDUINO TINKERKIT ARDUINO TINKERKIT

11 O0 13 I0

10 O1 12 I1

9 O2 8 I2

6 O3 7 I3

5 O4 4 I4

3 O5 2 I5


- 80 -



SENSORS I ACTUADORS TINKERKIT:

En el Shield tenim connectats dos Polsadors, un Potenciòmetre, una LDR i una NTC de la marca Tinkerkit i

de dos leds i un brunzidor de la marca Octopus i un motor i un servomotor Arduino.

ACTUADORS:

SENSORS:

POLSADOR POLSADOR POTENCIÒMETRE LDR

LED LED MOTOR SERVOMOTOR BRUNZIDOR

NTC


- 81 -



11- ENTORN DE PROGRAMACIÓ GRÀFICA ARDUBLOCK:

Per facilitar el procés de programació utilitzarem l’entorn de programació gràfic anomenat ARDUBLOCK

que disposa d’una biblioteca de sensors i actuadors TINKERKIT.

Amb ARDUBLOCK dissenyem el programa com si fos un puzle. Els sensors i actuadors estan representats

de forma gràfica i encaixen entre ells per configurar el programa.

Un cop muntades les peces carreguem el programa a l’ARDUINO i veurem al IDE que es compilarà i

carregarà a la placa ARDUINO.

Programa ARDUBLOCK Programa ARDUINO

LLIBRERIES ÀREA DE TREBALL

PUJAR A ARDUINO GUARDAR

PROGRAMA OBRIR

PROGRAMA


- 82 -



MENUS DE L’ARDUBLOCK:

CONTROL:

En aquest bloc trobarem les funcions més importants

per programar.

Tots els programes han de

començar amb aquesta

peça que és Void loop()

Si condición es compleix

executa entonces.

Si condición es

compleix executa el

primer entonces, si

no es compleix

executa el segon

entonces.

Repeteix tiempos

vegades commands.

Executa commands

mentre test sigui veritat.

Espera delay milisegons.

1.000 milisegons = 1 segon


- 83 -



TEST: OPERADORES

MATEMÁTICOS:

Funcions LÒGIQUES i

comparadors de

variables.

VARIABLES/CONSTANTES: PINS:


- 84 -



LLIBRERIA TINKERKIT:

Al seleccionar la llibreria Tinkerkit disposarem dels sensors i actuadors que utilitzarem.


- 85 -



ACTUADORS QUE NO ESTAN A LA LLIBRERIA TINKERKIT I ERRORS:

Polsador:

Per utilitzar els polsadors no poden fer servir la peça Botón, ja que no funciona i hem de fer servir la peça

Pulsador

No funciona

Com que fem servir actuadors de la marca Octopus, cal tenir en compte com els seleccionarem a la llibreria

Tinkerkit.

Led:

Brunzidor:

Servomotor:

L’icona del servomotor la trobarem al menú GENERIC HARDWARE i el pin# sempre ha de posar 5, que

correspon a la sortida O4 del Tinkerkit.


- 86 -



12- PROCÉS PER PROGRAMAR AMB ARDUINO I ARDUBLOCK:

a) Connectem l’ARDUINO a l’ordinador amb el cable USB.

b) Executa el IDE ARDUINO.

c) Al menú HERRAMIENTAS selecciona la placa LEONARDO.

d) Indica el PORT on està connectada la placa.

e) Al menú HERRAMIENTAS fes clic a ARDUBLOCK.

Tots els programes han de començar amb el bloc bucle hacer, que trobarem al menú CONTROL.

Per accedit als sensors i actuadors seleccionarem el menú

TINKERKIT.

Seleccionem les peces que necessitem que aniran encaixant al puzle.


- 87 -



Pràctica 31. LED.

Encendrem el LED connectat a OUTPUT O1.

Obrim el menú CONTROL, i arrosseguem la peça

bucle hacer a l’àrea de treball.

Obrim el menú TINKERKIT, i arrosseguem la peça

LED estado.

La peça LED té un encaix i l’hem de fer coincidir amb

el que té la peça bucle.

Seleccionem CARGAR A ARDUINO i guardem el

programa ARDUBLOCK.

El programa es compilarà i es gravarà a la memòria de

l’ARDUINO i s’executarà.

Guardem també el programa ARDUINO.

Els programes ARDUINO tenen l’extensió programa.ino i els

ARDUBLOCK programa.abp

Si connectem l’ARDUINO a una font d’alimentació externa el programa seguirà funcionant sense

necessitat de l’ordinador.


- 88 -



Pràctica 32. LED INTERMITENT.

La peça LED té dos encaixos: pin# que indica el número de la sortida que utilitzem i estado que indica el

nivell digital que tindrà aquesta sortida. Per canviar el número de sortida o el nivell fem clic sobre la peça i

seleccionen la sortida o el nivell.

Per canviar el temps d’intermitent modifiquem el valor de delay a 500 (1000 milisegons = 1 segon)

Programa generat:


- 89 -



Pràctica 33. DOBLE LED INTERMITENT.

Modifiquem el programa anterior per combinar dos leds intermitents. Si premem el botó dret sobre un

sensor tenim l’opció de CLONAR.

Posarem un led a nivell alt i l’altre a nivell baix. Podem canviar el delay per variar el temps d’intermitència.

Programa generat:


- 90 -



Pràctica 34. BRUNZIDOR CONTROLAT PER POLSADOR.

Per comandar les sortides s’utilitzen els sensors d’entrada. Utilitzarem el polsador amb la peça Pulsador, ja

que la peça Botón no funciona.

La biblioteca Tinkerkit no incorpora un brunzidor, farem servir la peça LED nivel per connectar el

brunzidor. A nivel posaren el valor 100, ja que valors més alts fan que el brunzidor no soni correctament ja

que no és Tinkerkit.

El programa funciona de la següent forma: La peça si/entonces comprova si la condición és verdadera (hem

polsat i tenim un valor ALT) o falsa (no hem polsat i tenim un valor BAIX); si la condició és verdadera

executa el primer entonces si és falsa el segon entonces.


- 91 -



Pràctica 35. DOBLE LED INTERMITENT CONTROLAT PER POLSADOR.

Modifiquem el programa de la pràctica 33 per que els leds sols funcionin si es prem el polsador.


- 92 -



Pràctica 36. INTERMITENT TEMPORITZAT.

La peça repite ens permet repetir la part del programa que inserim a comands un número determinat de

vegades que escrivim a tiempos.

Al finalitzar el bucle apaguem el LED que queda il·luminat.


- 93 -



Pràctica 37. POLSADOR D’ALARMA.

Combina la pràctica 34 i la pràctica 35 per que soni el brunzidor intermitentment mentre parpellegen els

leds al activar el polsador

Per afegir o moure peces fes clic amb el botó dret del ratolí al nivell

superior que vols moure i tot el bloc sortirà.

Dibuixa simplificadament el programa ARDUBLOCK:


- 94 -



Pràctica 38. POLSADOR AMB FUNCIÓ DE TELERRUPTOR.

Al menú VARIABLES/CONSTANTES tenim la peça configura variable digital on podem guardar un valor

digital 0 o 1. Una variable és un “calaix” on podem guardar dades. Hem de posar un mon a cada variable

per que el programa les pugui buscar. El nom el posem a variable i en aquest exemple fem servir la paraula

telerruptor (pot ser qualsevol), al crear la variable el seu valor és 0. A valor hi posem el valor que es

guardarà a la variable; en aquest cas amb la funció no posem a valor la negació del valor que teníem que

era 0 i ara negat val 1, la propera vegada que el programa passi per aquí el valor negat de 1 serà 0 . Aquesta

peça no s’activarà fins que polsem, al polsar telerruptor val 1 i el LED tindrà un valor 1 i s’il·luminarà. Al

tornar a polsar la variable telerruptor que valia 1 ara valdrà 0 (negat) i el LED rebrà un valor 0 i s’apagarà.

El delay és necessari per evitar canvis sobtats de la variable.

Per comandar el LED des de dos llocs fem servir la funció lògica or que tenim al menú TESTS. Podem

posar un altre or per comandar per tres llocs.


- 95 -



Pràctica 39. LECTURA DEL SENSOR DE TEMPERATURA NTC.

Disposem de sensors de llum LDR i de temperatura NTC que retornen un valor analògic entre 0 i 1023.

Al menú VARIABLES/CONSTANTES tenim la peça set integer variable on podem guardar un valor

analògic de -32.000 a +32.000. El valor analògic que entra del sensor el posem a valor i el guardem a la

variable temperatura.

Podem visualitzar aquest valor a traves del monitor sèrie. En el menú COMUNICACIÓN tenim les eines

per imprimir: impresion serial indica que volem imprimir, mensaje és on escriurem el text que volem que

surti (fem clic escrivim i INTRO), glue enganxa el text amb el valor de la variable.

Per visualitzar el monitor sèrie fem clic a l’opció MONITOR SERIE de l’IDE. S’obrirà una finestra on

veurem el text i el valor de la variable.

Estem veien el valor analògic de la NTC, si volem saber el valor en graus centígrads haurem de modificar

el programa generat a l’IDE, ja que des de ARDUBLOCK no ho poden fer.


- 96 -



Programa Arduino


int _ABVAR_1_temperatura = 0 ;

void setup()

Serial.begin(9600);

void loop()

_ABVAR_1_temperatura = analogRead(I5) ;

Serial.print("El valor es:");

Serial.print(_ABVAR_1_temperatura);

Serial.println();

Posa el cursor sobre l’IDE i afegeix al programa les instruccions marcades en groc, tenint en compte

d’escriure correctament el programa.

Fes clic a VERIFICAR i després a SUBIR.


int _ABVAR_1_temperatura = 0 ;

float C;

void setup()

Serial.begin(9600);

void loop()

_ABVAR_1_temperatura = analogRead(I5) ;

C = therm.readCelsius();

Serial.print("La temperatura es:");

Serial.print(_ABVAR_1_temperatura);

Serial.println();


- 97 -



Pràctica 40. ALARMA SONORA DETECTORA DE TEMPERATURA.

Modifiquem el programa 39 de forma que quan el valor de la temperatura tingui un determinat valor es

dispari una alarma sonora.

Al menú TEST trobarem les peces per comparar les variables amb un valor.

Dins dels espais de la peça de condició posarem el nom de la variable i el valor amb la que la comparem.

Al menú VARIABLES/CONSTANTES trobarem les variables.

Cal tenir en compte la diferència entre la peça que indica el nom de la variable i la que indica el valor de la

variable.

Farem servir la peça LED nivel per connectar el brunzidor. A nivel posaren el valor 100, ja que valors més

alts fan que el brunzidor no soni correctament ja que no és Tinkerkit.

Nom

Valor


- 98 -



Pràctica 41. ALARMA DETECTORA DE TEMPERATURA AMB MISSATGE INDICADOR.

Fen servir les peces del menú COMUNICACIÓN podem visualitzar missatges d’advertència.

Per visualitzar el monitor sèrie fem clic a l’opció MONITOR SERIE de l’IDE. S’obrirà una finestra on

veurem el text.


- 99 -



Pràctica 42. ALARMA DETECTORA DE TEMPERATURA VISUAL I SONORA.

Modifica el programa 40 per que al pujar la temperatura tinguem un avís sonor i lluminós intermitent.



- 100 -



Pràctica 43. CONVERSIÓ DELS VALOR ANALÒGICS DELS SENSORS.

Els sensors ANALÒGICS com el potenciòmetre generen uns valors

entre 9 (Mínim) i 905 (Màxim), però els ACTUADORS sols poden

treballar amb valors de 0 a 255, per tant necessitem la peça map del

menú OPERADORES MATEMÁTICOS i que realitza un escalat

dels valors d’entrada a valors entre 0 i 255.

Podem comprovar com funciona map amb aquest programa. Posem el valor del potenciòmetre en dos

variables una d’elles amb el map. Cal posar els valors mínim i màxim a la peça map:

També mirem els valors de la LDR i la NTC:


- 101 -



Pràctica 44. CONTROL DE NIVELL D’IL·LUMINACIÓ PER POTENCIÒMETRE.

Amb el potenciòmetre podem ajustar la brillantor del LED fen servir la peça LED nivel que permet posar

un valor numèric al LED.

Creem una VARIABLE anomenada pot que guardarà el valor del potenciòmetre i que farà que el LED

s’il·lumini amb un nivell que ara no serà ALT o BAIX, si no que valdrà el valor de pot.

Utilitzem la peça map per escalar els valors del potenciòmetre.

Al posar la peça LED nivel substituïm el bloc del valor numèric i posem una peça integer variable name.

Amb la peça si/entonces comprovem si la condición es compleix amb la peça variable > valor del menú

TESTS. Si es compleix il·lumina el LED amb el valor de la variable pot, si no es compleix s’executa el

segon entonces on hi posem una peça LED estado amb OFF.


- 102 -



Pràctica 45. CONTROL DEL RITME D’INTERMITÈNCIA PER POTENCIÒMETRE.

Ara fem servir el valor de la variable pot per definir el temps del delay a l’intermitent.

Podem substituir el led pel brunzidor:


- 103 -



Pràctica 46. CONTROL DEL NIVELL D’IL·LUMINACIÓ.

Modifica la pràctica 44 per que els LED canviïn el nivell d’il·luminació segons el nivell de llum que detecti

la LDR. Atenció: hem de saber els valors de la LDR a màxima llum i a mínima llum per posar-los a la peça

map fent servir el programa de la pràctica 43.



- 104 -



Pràctica 47. CONTROL DE TEMPERATURA. TERMÒSTAT.

Un termòstat permet ajustar el nivell de temperatura al

que volem que s’efectuï alguna acció. Amb aquest circuit

controlarem l’encesa de l’aire condicionat quan la

temperatura que detecti la NTC superi el nivell

seleccionat pel potenciòmetre. El LED 01 simularà

l’encesa de l’aire condicionat.

Funcionament: Moure lentament el potenciòmetre fins

que el LED s’apagui, aquest serà el valor del termòstat, al

pujar la temperatura s’il·luminarà el LED.


- 105 -



Pràctica 48. INTERRUPTOR CREPUSCULAR REGULAT PER POTENCIÒMETRE.

Realitza un programa per l’encesa d’un LED segons un nivell determinat de

llum regulat per un potenciòmetre.

Amb el mateix procediment que la pràctica 47, posem un potenciòmetre i una

LDR per regular el nivell de llum al qual volem que s’il·lumini el LED.



- 106 -



Pràctica 49. COMPTADOR D’IMPULSOS.

La peça program configuración loop ens permet definir les variables del programa a la part void setup().

D’aquesta forma poden repetir un procés i incrementar el valor de la variable sense que es torni a posar a 0,

ja que la part configuración només es fa una sola vegada.

Per incrementar una variable hem de fer servir la peça set integer variable i a la part valor posem la peça

suma del menú OPERADORES MATEMÁTICOS.

Posem tres peces si condición entonces una per incrementar el valor cada cop que activem el polsador i

dues per comparar un valor.

El programa encén un led al polsar 5 vegades el polsador i l’apaga al 8 cop.

L’última condició torna a posar la variable a 0 i es repeteix el procés.


- 107 -



Pràctica 50. CONTROL D’OCUPACIÓ D’UN PÀRKING.

Amb el mateix procés de la pràctica 49 realitzem un programa que controli l’ocupació d’un pàrking de 5

places.

El polsador I1 simularà el sensor d’entrada al pàrking i el polsador I2 la sortida.

Amb els LEDS simularem el semàfor que indica si es pot entrar o no: I1 verd, places lliures i I2 vermell,

ocupat.

Cada cop que activem un polsador la

variable s’incrementa o decrementa en 1.

La peça delay impedeix l’efecte rebot del

polsador.

Les dues peces si condición entonces

incloses a la condició del polsador eviten

que la variable valgui menys de 0 i mes

de 5.

Segons el valor de la variable s’executa una

condició a l’altre

Programa:

Resta

Suma

Places lliures

Tot ocupat


- 108 -




- 109 -



Pràctica 51. ENCESA I APAGADA PROGRESSIVA D’UN LED MITJANÇANT EL COMPTADOR.

Utilitzant la peça repeat i l’increment o decrement d’una variable, com hem fet a la pràctica 50, posem a la

peça LED nivel valors de 0 a 200 i després de 200 a 0 (de 200 a 255 no es nota la diferència).

Al posar la peça LED nivel substituïm el bloc del valor numèric i posem una peça integer variable name.


- 110 -



Pràctica 52. CONTROL DEL SERVOMOTOR PER POTENCIÒMETRE.

El servomotor és un tipus especial de motor de corrent continu que es caracteritza per la seva capacitat per

posicionar-se de forma immediata en qualsevol posició dins del seu interval d'operació entre 0° i 180°.

No disposem de servomotor a la llibreria Tinkerkit, però el trobarem al menú GENERIC HARDWARE.

Tenim el servomotor connectat a O4, però al no ser Tinkerkit hem de posar a pin# la sortida 5 de

l’ARDUINO. A ángulo podem posar qualsevol valor entre 0 i 180.

Utilitzant la peça map podem escalar els valors del potenciòmetre de 9 a 905 a valors entre 0 i 180. Variant

el valor del potenciòmetre podem posicionar el servomotor segons el seu moviment.


- 111 -



Pràctica 53. BARRERA D’UN PÀRKING.

A la pràctica 50 hem fet un programa per controlar l’accés a un pàrking.

Ara controlarem la barrera d’accés.

El servomotor està al menú GENERIC HARDWARE i a pin# s’ha de posar el número 5, que correspon a la

sortida O4 del Shield Tinkerkit.

En primer lloc posicionem el servomotor a 0°, després posem una peça de condició si condición entonces

que activarà el servomotor a 90° al polsar i després de 2 segons el tornarà a la posició inicial de 0°. El

segon delay evita rebots del polsador.


- 112 -



Pràctica 54. CONTROL D’OCUPACIÓ D’UN PÀRKING AMB BARRERA D’ACCÉS.

Modifica el programa de la pràctica 50 per incorporar la barrera d’accés i de sortida. Al polsar I1, entrada al

pàrking, o I2, sortida del pàrking, pujarà la barrera i al cap de 3 segons baixarà.



- 113 -



Pràctica 55. CONTROL D’UN LED DES DEL TECLAT. MONITOR SÈRIE.

Podem controlar els actuadors de l’ARDUINO utilitzant el teclat en lloc dels sensors fent servir l’entrada

de dades del MONITOR SÈRIE.

Escrivim i premen RETURN o fem clic a ENVIAR.

Per llegir el que escrivim al MONITOR SÈRIE fem servir la peça leer serie tipus

text que tenim al menú COMUNICACIÓN.

Com que estem entrant text el posarem a la peça configurar variable caracter que tenim al final del menú

VARIABLES/CONSTANTES, a variable hi posarem la peça nombre variable char i escriurem el nom de

la variable i a char la peça leer serie, de forma que el text o la lletra que escrivim queda guardada a la

variable de tipus caràcter que hem creat.

Per comprovar quina lletra hem escrit fem servir el comparador de caràcters del menú TESTS.

Sortida

Entrada

RETURN O CLIC


- 114 -



FUNCIÓ TELERRUPTOR.

Fem servir el mateix procediment que a la pràctica 38 per encendre o apagar el LED polsant una sola tecla.

ENTRADA DE VALORS NUMÈRICS.

Per poder llegir valors numèrics fem servir la peça leer serie tipus numèric i

guardarem aquest valor en una variable de format numèric.

El programa encendra i apagarà el LED el número de cops que hem escrit.


- 115 -



Pràctica 56. CONTROL DEL SERVOMOTOR DES DEL TECLAT. MONITOR SÈRIE.

Utilitzant el teclat numèric, cal que <bloq num> estigui activat, podem controlar la posició del servomotor

simulant el control de direcció d’un robot escrivint el valor en graus, que ha d’estar entre 0 i 180.

Si posem valors fixos a la condició podem simular el control de direcció amb les fletxes del teclat numèric.

També ho podem fer amb lletres del teclat canviant leer serie numèric pel de text i també la variable i la

condició per la de text.


- 116 -



Pràctica 57. LOGICA COMBINACIONAL. CONTROL DE L’AIRE CONDICIONAT.

Un equip d’aire condicionat es posa en marxa i s’atura mitjançant un polsador en funció telerruptor (a)

independentment de la temperatura ambient. L’aire també es posarà en marxa quan un termòstat (b) detecti

que la temperatura arriba als 30°C encara que l’interruptor (a) estigui desactivat i s’aturarà quan el sensor

(b) detecti que la temperatura està a 25°C . Un tercer sensor (c) posat a la finestra, aturarà l’aire si la

finestra està oberta encara que l’interruptor (a) o el sensor de temperatura (b) estiguin activats.

Inputs: Output: Taula de veritat:

(a): Polsador I1- marxa 1, paro 0 (s): Led O1

(b): NTC I5- 30° 1, 25° 0

(c): Polsador I2- finestra oberta 1, finestra tancada 0


Funció simplificada: 𝑠 = 𝑎𝑐 + 𝑏𝑐

Per facilitar la programació dibuixem el circuit amb la sortida a l’esquerra.

Funcionament del programa.

Primer definim els tres sensors d’entrada (Inputs):

I1 amb la funció telerruptor (pràctica 38) posa ALTO o BAJO a la variable digital telerruptor, el delay és

necessari per evitar rebots del polsador.

I5 posa el valor de la NTC a la variable numèrica temperatura.

I2 posa ALTO o BAJO a la variable digital finestra.

Un cop definides les variables posem la peça si/entonces condición entonces entonces, i a condición posem

els OR, AND i NO segons la funció simplificada resultant.

Hem de tenir en compte que temperatura és una variable numèrica i que les altres són digitals.

Si es compleix la funció encén el LED I1 i si no es compleix l’apaga.

Entrades S

a b c s

0 0 0 0

0 0 1 0

0 1 0 1

0 1 1 0

1 0 0 1

1 0 1 0

1 1 0 1

1 1 1 0


- 117 -




- 118 -



Pràctica 58. CONTROL D’UN SISTEMA DE REG.

Dissenya un sistema automàtic de reg per una jardinera. A la jardinera disposem d’un sensor d’humitat -a-

(ho simularem amb un polsador) que s’activa quan el terra està sec, un sensor de lluminositat LDR -b- i un

sensor de temperatura NTC -c-. Una electrovàlvula -s- (ho simularem amb el servomotor) s’encarrega

d’impulsar l’aigua del dipòsit a la jardinera.

Funcionament:

L’electrovàlvula s’activa si el sensor d’humitat -a- indica terreny

sec (polsador polsat) , el sensor de llum -b- està a nivell baix (fosc).

i el sensor de temperatura -c- està a nivell baix (temperatura

ambient).

Inputs: Output:

Taula de veritat:

(a): Polsador I1- humitat alta 0, humitat baixa 1 (s): Servo O4

(b): LDR I4- Llum 1, fosc 0

(c): NTC I5- Temperatura ambient 0, temperatura alta 1

Funció: 𝑠 =

Funció simplificada: 𝑠 =

Dibuixa el circuit amb portes lògiques:

Entrades S

a b c s


- 119 -



Dibuixa el programa ARDUBLOCK:


- 120 -



Actuador 2

Pràctica 59. CONTROL D’UNA MÀQUINA ENVASADORA DE PILOTES DE TENNIS.

Realitzar el programa d'una envasadora que disposa de tres sensors que indican la posició del recipient i

quatre actuadors: omplir, posar tapa, etiquetar i avís fi del procés.

Simularem els tres sensors de posició amb la LDR i dos polsadors i els actuadors amb els led, el servomotor

i el brunzidor.

INPUTS OUTPUTS

Sensor 1: LDR I4 Actuador 1: LED O1 i SERVOMOTOR O4

Sensor 2: Polsador I1 Actuador 2: LED O2 i SERVOMOTOR O4

Sensor 3: Polsador I2 Actuador 3: SERVOMOTOR O4

Actuador 4: BRUNZIDOR O5

FUNCIONAMENT:

Pas 1: Quan I4 detecta un objecte (fosc) activa O4 (90°) durant 3 segons i O1 indica l'acció, passat aquest

temps es desactiva O4 i O1.

Pas 2: Quan I1 detecta un objecte (polsat) activa O4 (45°) durant 3 segons i O2 indica l'acció, passat aquest

temps es desactiva O4 i O2.

Pas 3: Quan I2 detecta un objecte (polsat) activa O4 (180°) durant 3 segons i O1 i O2 indiquen l'acció,

passat aquest temps es desactiva O4, O1 i O2.

Pas 4: Al cap de 3 segons de finalitzar el pas 3 s'activa O5, O1 i O2 de forma intermitent durant 3

seqüències per indicar la fi del procés, passat aquest temps es desactiva O5, O1 i O2.

Els sensors 2 i 3 no es poden activar si prèviament no ha funcionat el seu predecessor.

Sensor 1

Sensor 2

Sensor 3

Actuador 1

Actuador 3

Actuador 4


- 121 -



Programa control envasadora:


- 122 -



Pràctica 60. CONTROL D’UNA PREMSA HIDRÀULICA.

Disposem d'una premsa hidràulica que s'acciona mitjançant un pedal, de tal manera que quan ho accionem

baixa l'èmbol de la premsa i roman baixat durant 3 segons, passat aquest temps el cilindre puja i repeteix

automàticament el procés 3 cops; un llum verd indica que la premsa està en funcionament, passats els tres

cops s’apaga el llum verd i la màquina queda en situació de tornar a fer una altra operació de premsat.

La premsa disposa d'un sensor a la taula de tal manera que, si l'operari té la mà sobre aquesta durant el

funcionament de la màquina, el programa fa que l’èmbol pugi i atura el procés i s’activa una alarma visual i

sonora. Al retirar la mà continua el procés fins a finalitzar-lo.

Inputs: Outputs:

Pedal: Polsador I2. Activat 1 Èmbol baixa: Servomotor 180° O4

Sensor: Polsador I1. Activat 1 Èmbol puja: Servomotor 0° O4

Llum èmbol ON: Led O1

Alarma: Led O2

Alarma: Brunzidor O5


- 123 -



Programa control premsa hidràulica:

Documents

QUADERN DE PRÀCTIQUES - vps249990.ovh.netvps249990.ovh.net/nibble/rprim/documents/M9-electronica.pdf · Institut Rambla Prim - 1 - CFGM Instal·lacions Elèctriques i Automàtiques