Problema: En una determinada planta industrial de fabricación de perfiles de acero, se desea implantar un sistema de control, para determinar si la longitud.

Presentación del tema: "Problema: En una determinada planta industrial de fabricación de perfiles de acero, se desea implantar un sistema de control, para determinar si la longitud."— Transcripción de la presentación:

1 Problema: En una determinada planta industrial de fabricación de perfiles de acero, se desea implantar un sistema de control, para determinar si la longitud de las piezas fabricadas está o no entre unos límites determinados. La longitud normal de una de estas piezas es de 10 metros, pero el proceso de fabricación es tal, que en ocasiones se fabrican piezas más largas o más cortas. Los límites que deciden si una pieza es buena o no se fijan en el 1% (la pieza es buena si mide 10m±1%). Para ello se dispone de un montaje como el de la figura. Se tiene una cinta que se mueve a una velocidad constante de 1 m/s. Sobre esta cinta, están colocados las piezas en sentido longitudinal. Se tiene un sensor fotoeléctrico digital, que proporciona una variable SENSOR. Esta variable presenta un “1” lógico si hay una pieza entre el Emisor (verde) y el Receptor (Rojo) del sensor, y un “0” si no hay nada entre Emisor y Receptor. El sistema de control deseado funcionará de la siguiente manera: Si la pieza mide una longitud correcta (10m±1%), se encenderá una luz verde (LVERDE=“1”). Si la pieza es demasiado corta, se encenderá una luz roja (LROJA=“1”), y además se encenderá un panel informando de que la pieza es demasiado corta (PCORTA=“1”). Si por el contrario la pieza es demasiado larga, se encenderá la misma luz roja (LROJA=“1”) y el panel informativo que se enciende informará que la pieza es demasiado larga (PLARGA=“1”). Todos los indicadores vuelven al estado inicial (luces apagadas, paneles apagados) cuando entra una nueva pieza en el sensor. Diseñe el sistema con los bloques combinacionales y secuenciales que crea convenientes. Se dispone de una señal cuadrada de reloj, CLK, de frecuencia 100 kHz EMISOR RECEPTOR RECEPTOR RECEPTOR EMISOR EMISOR SENSOR=“1” SENSOR=“0”

2 Combinacional 1 DETECTA 9,9 s
Nos basamos en un temporizador que comience a contar desde que la pieza entra en el sistema (desde que SENSOR=1). Para ello, a partir de la señal SENSOR, genero un pequeño pulso para resetear el contador. Como debomos discriminar entre 9,9 y 10,1 segundos, se utiliza un contador con CLK’=0,1 seg. A la salida del contador, se situan dos circuitos combinacionales, que se activen si detectan que pasaron 9,9 segundos (combinacional 1, variable T1) y 10,1 segundos (combinacional 2, variable T2). Estas señales T1 y T2 actuarán sobre dos biestables D, de manera que actualicen el valor de la señal SENSOR en esos dos instantes. Se obtienen entonces las variables S1 y S2 (que tienen, tras las temporaizaciones, almacenados permanentemente los valores de SENSOR en los instantes 9,9s y 10,1s, respectiva,mente). Luz Verde Gen. pulso Combinacional 2 DETECTA 10,1 s Contador RESET CLK’ T2 clk D Q Luz Roja S2 SENSOR Pieza Larga Combinacional 1 DETECTA 9,9 s T1 Pieza Corta clk D Q S1

3 Tras terminar de pasar la pieza (a partir de 10,1 segundos), las condiciones del enunciado en función de los valores de S1 y S2 son las siguientes: S1 S2 Caso Pieza demasiado corta (PCORTA debe ser “1”, LROJA debe ser “1”, las demas “0”) 1 Pieza correcta (LVERDE debe ser “1”, las demas “0”) Pieza demasiado larga (PLARGA debe ser “1”, LROJA debe ser “1”, las demas “0”) Imposible Se realiza el circuito combinacional necesario para llevar esto a cabo. Estos valores son ciertos TRAS PASAR 10,1 segundos, por lo que, para que el problema esté resuelto completamente, es preciso que antes de esos 10,1s, las luces estén apagadas, y que se enciendan despues. Puede llevarse a cabo mediante un registro de desplazamiento paralelo-paralelo, que se actualice en un instante posterior a T2 (por ejemplo detectando T3=10,2 segundos en el contador). Contador Pieza Corta Pieza Larga Luz Roja Luz Verde D clk Q D clk Q D clk Q D clk Q Combinacional 3 DETECTA 10,2 s PLARGA PCORTA LROJA LVERDE Pieza Larga Pieza Corta

4 SENSOR C SENSOR A B PLS C A B PLS Dos últimas puntualizaciones:
Para resetear las luces cuando entre otra pieza al sistema, utilizaremos la señal de reset del contador para resetear estos biestables D del registro paralelo-paralelo El intervalo entre piezas debe ser menor que lo que tarda el contador en volver a pasar por 9,9s. SENSOR Bloque de generación del pulso C SENSOR A B PLS C A B PLS

5 CLK CLK’ GENERACION DE T2 T2 Bloque Divisor de Frecuencias: 100 kHz
RESET CLK BCD A B C D RESET CLK BCD A B C D RESET CLK BCD A B C D RESET CLK BCD A B C D 10 Hz CLK CLK’ Contador y circuitos combinacionales de detección de 9,9s y 10,1s: CLK’ RESET CLK BCD A B C D RESET CLK BCD A B C D RESET CLK BCD A B C D GENERACION DE T2 T2

6 GENERACION DE T1 T1 CLK’ A B C D A B C D A B C D RESET CLK BCD RESET

7 Otra posible solución Me voy a basar en dos temporizadores: uno que temporiza el tiempo correspondiente a 9,9 y otro a 10.1, y por supuesto, la señal que sumnistra el sensor; se reduce a capturar en el flanco de bajada de la señal del sensor distintas combinaciones Conversión a pulso Sensor Temp 9,9 Temp 10.1 T99 T101 Cada temporizador: Contador S R Combinacional Q Pulso

8 Seleccionaremos una resolución de centesimas de segundo 9,90 y 10.10
Debemos temporizar, dado que la velocidad de la cinta es constante e igual a un metro por segundo, los siguientes períodos: - 9.9 metros: 9.9 Segundos metros: 10.1 Segundos Seleccionaremos una resolución de centesimas de segundo 9,90 y 10.10 Pulso R 10kHz R 1kHz R 100 Hz R 100kHz BCD BCD BCD hex T99 R Q S

9 Los contadores son los mismos que en la transparencia anterior
Pulso R 10kHz R 1kHz R 100 Hz R 100kHz BCD BCD BCD hex R Q T101 S Los contadores son los mismos que en la transparencia anterior el bloque conversión a pulso esta en las transparencias de teoría

10 T101 O.K. D Q T99 Sensor T101 corta D Q T99 T101 Sensor D Q Larga T99
Con estos bloques conseguimos capturar la longitud en el momento apropiado, es decir, cuando abandona la cinta Sensor T101 corta D Q T99 T101 Sensor D Q Larga T99 Sensor

11 O.K. S R Q Corta. Corta S R Q S R Q Larga Larga S R Q Pulso

12 Problema 1 Examen de Febrero de 2004

13 INICIO VAC S Q R Detección FF Problema:
La Presión arterial máxima se tendrá cuando se detecta el primer pulso del pulsímetro. La presión arterial mínima se tiene cuando se reciba el último puslo. a) Gobierno de la Bomba INICIO VAC S Q R GENERADOR VACIO BANDA ESTRANGULADORA DE BRAZOS MEDIDOR DE PRESIÓN Detección FF

14 … … VAC S Q R Pulsímetro INICIO D CLK Q D CLK Q D CLK Q
b) Detección Presión Máxima: Para Detectar el pulso tiene que haber pulso y además estar bajando la presión: MEDIDOR DE PRESIÓN VAC S Q R Pulsímetro INICIO D CLK Q D CLK Q D CLK Q Se utiliza un registro paralelo que guarda el valor medido en el pulso recibido por el pulsímetro. No se vuelve a actualizar hasta que reseteemos Q y volvamos a tener un pulso de subida. En las Qs de los biestables D del registro, se tiene la presión máxima. No se volverá a actualizar hasta el primer pulso TRAS PULSAR “INICIO” … …

15 … … VAC Pulsímetro D CLK Q D CLK Q D CLK Q INICIO MEDIDOR DE PRESIÓN
… … Ahora este valor se actualiza con todos los flancos del pulsímetro; la última actualización se realizará cuando llegue el último pulso. Se utiliza igualmente un registro paralelo que guarda el valor medido en el pulso recibido por el pulsímetro. No se vuelve a actualizar hasta que reseteemos Q y volvamos a tener un pulso de subida. En este caso, el RESET del medidor (si interesa) se haría metiendo la señal “INICIO” a la entrada RESET ASÍNCRONA de los biestables D del registro.

16 Display 1 MEMORIA Display 2 Display 3
e) Visualización en Displays 7 SEG. Utilizamos una memoria que convierte el código de hexadecimal a 3 displays de 7 segmentos; Bits de entrada: 2 palabras de 4 bits = 2x4 = 8 bits. BUS DE DIRECCIONES DE 8bits = 1 byte; Bits de salida: 3 displays de 7 segmentos = 3x7 = 21 bits. BUS DE DATOS DE AL MENOS 21 bits. BDAT0 .. BDAT6 MEMORIA BDIR0 .. BDIR3 Display 1 BDAT7 .. BDAT13 Display 2 BDIR4 .. BDIR7 BDAT14 .. BDAT20 Display 3

17 Entradas Salidas A B C X0 X1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Se desea implementar una función lógica mediante tres soluciones distintas. Cada una de las soluciones debe estar basada completamente en un tipo de circuitos combinacionales diferente. La función a implementar viene dad por la siguiente tabla de verdad: Entradas Salidas A B C X0 X1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

18 Se van a plantear 4 soluciones posibles, aunque solo se piden 3
Se van a plantear 4 soluciones posibles, aunque solo se piden 3. Además de las que se proponen en esta resolución, habría más soluciones vistas en clase. Soluciones planteadas: Algebra de Boole, Karnaugh y puertas lógicas Decodificadores Multiplexores Memorias Otras soluciones posibles Logica Nmos, Pmon, Cmos

19 1) Mediante Karnaugh y Puertas Lógicas:
Mapa de Karnaugh para la Variable X0: A B C Por tanto, la función lógica a implementar es A·C+A·B. Así: 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 A·C A·B A B C A·B X0 A·C

20 Por tanto, la función lógica a implementar es A·B·C+B·C+A·B. Así: 0 0
Mapa de Karnaugh para la Variable X1: A B C Por tanto, la función lógica a implementar es A·B·C+B·C+A·B. Así: 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 B·C A·B A·B·C A B C A·B A·C X1 A·B·C

21 2) Mediante Decodificadores
Se necesita un decodificador de 3 entradas, E0, E1 y E2. A cada una de estas entradas haremos corresponder una entrada de la función combiancional; así, cada salida activa corresponde a una combinación de entradas: Así, las salidas activas para X0 son S1, S3, S4 y S5. Por su parte, X1 presenta activas las salidas S0, S3, S6 y S7 Entradas Salidas SALIDA ACTIVA A=E2 B=E1 C=E0 X0 X1 1 S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 1 1 X0 1 1 1 1 1 DEC 1 1 S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 1 1 1 C B A E0 E1 E2 1 1 1 1 1 1 1 X1

22 3) Mediante Multiplexores
Se necesita un multiplexor para cada salida, de 8 entradas y 3 bits de selección, ES0, ES1 y ES2. A cada una de estas Entradas de Selección haremos corresponder una entrada de la función combiancional; así, cada salida activa corresponde a una combinación de entradas de selección. Para X0, deben colocarse a “0” las entradas E0, E2, E6 y E7, y a “1” las restantes. +VCC +VCC E0 E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E0 E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 X0 X1 ES0 ES1 ES2 ES0 ES1 ES2 C B A C B A

23 4) Mediante Memorias X0 C X1 B Memoria A de al menos 3 bits de
Utilizando el bus de direcciones como entradas y el bus de datos como salidas: habría que coger 3 bits del bus de direcciones y hacer corresponder a cada bit una entrada. Se tomarían 2 de los bits de salida para obtener las salidas. Simplemente habría que implementar la tabla de verdad del enunciado en esta memoria: Memoria de al menos 3 bits de entrada y 2 bits de salida BDIR0 BDIR1 BDIR2 … BDAT0 BDAT1 … X0 X1 C B A

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