Encendido Codificado
Electrónica Digital
DISEÑO, CONSTRUCCIÓN E IMPLEMENTACIÓN DE UN CIRCUITO DE ENCENDIDO CODIFICADO EN UN VEHICULO. Saquicela Cando Daniel Oswaldo¹, Tirado Ortega Edison Jordano¹.
1
¹Estudian ¹Estudiantes tes de la carrera carrera de Ingeniería Ingeniería Mecánica Mecánica uto! uto!otri" otri" de la #ni$ersi #ni$ersidad dad %olit&cn %olit&cnica ica Salesiana Sede' Cuenca( dsaquicela)est.u*s.edu.ec dsaquicela)est.u*s.edu.ec(( etirado)est.u*s.edu.ec +eca de Entrega- 1 de enero del /01( Cuenca'Ecuador
Electrónica Analógica
Resumen: El *resente artículo, detalla el *roceso de dise2o, construcci3n e i!*le!entaci3n de un circuito de encendido codi4icado, el cual se encuentra !ontado en un $eículo, dico circuito será dise2ado conte!*lando erra!ientas 5 conce*tos 6ásicos que se an i!*ortado a lo largo de la !ateria co!o lo es la electr3nica digital. El circuito ar!ado de acuerdo a nuestro dise2o cu!*le con la 4uncionalidad de 6rindar seguridad a un $eículo al !o!ento de *roceder a encenderlo, el circuito ará que el encendido se *er*etre 7nica!ente cuando introdu"ca!os un c3digo e8acto, el !is!o que será escogido a nuestra $oluntad, caso contrario el circuito cuenta con la seguridad total ante un ac9eo, es así que !ientras no se digite el c3digo correcto este no dará *aso al encendido. El *rinci*io en el cual nos 6asa!os *ara el dise2o de nuestro circuito es en el de la co!unicaci3n que e8iste entre una serie de 4li* 4lo*s conectados en cascada, los !is!os que tienen co!o 4unci3n *rinci*al al!acenar en su interior datos digitales 5 trans4erirlos entre sí de acuerdo al cone8ionado que e!os reali"ado.
6asic tools and conce*ts tat a$e 6een i!*orted o$er te !atter as is te digital electronics. r!ed circuit according to our design !eets 4unctionalit5 o4 *ro$iding securit5 to a $eicle wen 5ou *roceed to turn it on, te circuit will cause te ignition is underta9en onl5 wen we introduce an e8act code, wic will 6e cosen at will , i4 oterwise te circuit as total securit5 6e4ore a ac9 , so tat wile te correct code will not t5*e in tis ste* on. Te *rinci*le on wic we rel5 4or our circuit design is te co!!unication 6etween a set o4 4li* 4lo*s connected in cascade , te sa!e as !ain 4unction inside store and trans4er digital data togeter according te connections we a$e !ade.
$e% &'(s: +li* +lo*s.
). In"'(u##*+n: Palabas Cla!e: +li* +lo*s.
Abs"a#": Tis article details te *rocess o4 design, construction and i!*le!entation o4 a coded ignition circuit, wic is !ounted in a $eicle, said circuit 6e designed considering /
En la actualidad el desarrollo de la tecnología a$an"a de !anera incontrola6le, cada día e8iste un a$ance en lo que res*ecta a la tecnología 5 su utili"aci3n en di4erentes ca!*os co!o *or e:e!*lo lo es en la ingeniería, gracias a la a*arici3n 5 e$oluci3n de dis*ositi$os que son destinados a 6rindar co!odidad 5 4acilitar nuestra $ida cotidiana siendo cada $e" !ás accesi6les en cuanto a lo que res*ecta en econo!ía 5 4acilidad de utili"aci3n. Dados estos a$ances tecnol3gicos, *ode!os o6ser$ar un claro adelanto en lo que res*ecta a la electr3nica, esto da lugar a que este ca!*o se a5a desarrollado a7n !ás en co!*araci3n con
Electrónica Analógica
otros de6ido a que los artículos electr3nicos se encuentran *resentes en cierta !edida en toda !áquina u o6:eto que se utili"a en la actualidad, *ro$ocando que la e$oluci3n tecnologíca en la electr3nica nos 6rinde o6:etos 4áciles de utili"ar, c3!odos, $eloces 5 de*endiendo de su a*licaci3n o dise2o e8actos. #na $e" !encionados estos antecedentes nos conduci!os acia el dise2o de nuestro *ro5ecto en donde se $e re4le:ado el a$ance tecnol3gico !ediante la utili"aci3n de los conoci!ientos te3ricos i!*artidos en la !ateria, 5 *ode!os $eri4icar estos a$ances en la si!*li4icaci3n de circuitos gracias a la construcci3n de co!*onentes electr3nicos !ás co!*actos 5 de !e:or e4iciencia. En lo que res*ecta al dise2o 5 a*licaci3n de los conoci!ientos reci6idos, en este caso se e:ecuta la construcci3n e i!*le!entaci3n de un circuito electr3nico digital que cu!*la la 4unci3n de, acer que !ediante los 4li* 4lo*s 5 co!*uertas l3gicas el c3digo deseado coincida 5 así de esta !anera se de *aso al encendido del !otor, caso contrario no se *odrá *roceder al encendido del !is!o, es decir el circuito 6rindara la *otestad de encender el $eículo sola!ente a quien *osea la cla$e e8acta.
. Ob-e"*!'s: Objetivo General: Dise2ar, construir e i!*le!entar un • circuito codi4icado !ediante +li* 4lo*s e i!*le!entarlo en un $eículo *ara su res*ecti$o 4unciona!iento. Objetivos Específicos: Co!*render el 4unciona!iento 6ásico • de los di4erentes co!*onentes electr3nicos que inter$ienen en el circuito del encendido codi4icado. ;eali"ar 5 co!*ro6ar el • 4unciona!iento correcto del circuito
/
•
•
•
electr3nico en un *rogra!a de si!ulaci3n. %las!ar la con4iguraci3n del circuito electr3nico dise2ado en un %ro:ect
. De/*n*#*'nes: Flip-Flop: >os 4li* 4lo*s ta!6i&n se deno!inan ?cerro:os?, ?!ulti$i6radores 6iesta6les? o ?6inarios?, están constituidos *or un ensa!6le de co!*uertas l3gicas, aunque una co!*uerta l3gica *or sí !is!a no tiene la ca*acidad de al!acenar datos 6inarios, se *ueden conectar $arias 5 de una !anera es*ecial, de tal 4or!a que *er!itan el al!acena!iento de la in4or!aci3n @6itsA. 74112: Son circuitos integrados donde $ienen incluidos un cierto n7!ero de 4li*' 4lo*s, estos circuitos cuentan 5a con sus res*ecti$os *ines de entrada, salida, ali!entaci3n 5 tierra. Trigger: >a 4uncionalidad de estos es la de e$itar los ca!6ios in$oluntarios de los ni$eles de tensi3n de una se2al de6ido a las $ariaciones *or ruido. Relé Electroagnético: Es un co!*onente electr3nico que act7a co!o ele!ento de control, 4uncionando co!o un interru*tor acti$ado *or un electroi!án, un electroi!án es una 6arra de ierro enrollada *or un ca6le
0. Ma#' Te+*#': Fl*12Fl'1 >as 4or!as de ondas o diagra!as de tie!*o que *resentan estos, se e!*lean !uco 5 son 6astante 7tiles *ara tra6a:ar con 4li*'4lo* 5
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circuitos l3gicos secuenciales, ee8isten $arias con4iguraciones de co!*uertas *ara *roducir 4li*'4lo*, en nuestro caso utili"are!os los 3$ *or ello anali"are!os los de este ti*o. Este 4li*'4lo* se deno!ina co!o ?uni$ersal? 5a que los de!ás ti*os se *ueden construir a *artir de &l. En el sí!6olo anterior a5 tres entradas síncronas @J, B 5 C>BA. >as entradas J 5 B son entradas de datos, 5 la entrada de relo: trans4iere el dato de las entradas a las salidas.
salida al !enos que su entrada alcance cierto u!6ral de tensi3n !enor en el caso que este!os en un ni$el alto, o asta que alcance un u!6ral de tensi3n su*erior en el caso de un ni$el 6a:o. >a siguiente 4igura resulta 6astante esclarecedora donde se *uede a*reciar a co!o un In$ersor co!7n 5 < es el Trigger.
F*4ua - ra4ica co!*arati$a In$ersor ' Trigger.
F*4ua ): +li*'+lo* ti*o JB.
continuaci3n o6ser$are!os la ta6la de la $erdad.
C*#u*"' *n"e4a(' 50)0 Es un in$ersor 5 &ste lo que ace es in$ertirte el $alor l3gico de entrada, de 0 a 1 5 de 1 a 0, seg7n sea el caso lo que ace el dis*arador sc!itt es si!*le!ente un co!*arador es*ecial dentro del integrado, o el in$ersor !ás *ro*ia!ente, con el 4in de que *er!ita un !e:or tra6a:o eli!inando el ruido 5 reduciendo con ello el u!6ral de incertidu!6re @los ni$eles de $olta:e donde no se *uede deter!inar si es 1 o 0A
F*4ua : Ta6la de $erdad del 4li*'4lo* JB.
T*44e #n in$ersor nor!al *roduce el salto de 0 a 1 l3gico o $ice$ersa cuando la tensi3n *asa V dd *os 2 , en ca!6io el trigger *resenta un ciclo de ist&resis, es decir no in$ierte su /
F*4ua 0: C.I. 1 4or!a +ísica 5 !anera de Cone8i3n.
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C*#u*"' *n"e4a(' 5067. Es una co!*uerta l3gica D 6asada en tecnología TT>, acr3ni!o Ingl&s de Transistor'Transistor >ogic o ?>3gica Transistor a Transistor?. Esta co!*uerta tiene !ucas a*licaciones en la electr3nica digital, este circuito integrado consta de dos entradas 5 una salida *or cada co!*uerta que tiene, en realidad tiene co!*uertas internas el integrado, *or eso tiene *ines, 5a que a5 dos *ares de entradas 5 un *ar de salidas *or cada lado.
F*4ua : ;el& Electro!agn&tico. >a *arte de !ando es el electroi!án, el cual está constituido *or un n7cleo !agn&tico 5 una 6o6ina. El n7cleo !agn&tico está 4or!ado *or ca*as la!inadas 5 aisladas entre sí.
F*4ua 8: C.I. 0F +or!a 4ísica 5 !anera de Cone8i3n.
Rel9 Ele#"'ma4n9"*#' >os rel&s electro!agn&ticos *ueden ser de contacto si!*le o de !7lti*les contactos de acuerdo a la cantidad de circuitos el&ctricos que *uedan conectar o desconectar cuando se acciona. +igura G.
F*4ua 5: Cone8i3n del ;el& Electro!agn&tico . El 4unciona!iento se 6asa en la e8citaci3n de una 6o6ina que !agneti"a a un n7cleo de ierro 5 &ste a su $e" atrae una ar!adura !3$il a la cual $an unidos los contactos +igura .
Tans*s"' NPN
/
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Es un ele!ento que 6ásica!ente está 4or!ado *or tres ca*a" de !aterial se!iconductor, la !a5oría de estos ele!entos están 4a6ricados a 6ase de Silicio @SiA, este transistor consta de tres *ines que tienen su res*ecti$a 4uncionalidad•
•
•
E!isor, es el encargado de e!itir *ortadores.
F*4ua 7: Con4iguraci3n del Transistor %. >a 4unci3n del transistor es la de a!*li4icar corriente, es decir se las usa *ara a!*li4icar *eque2as se2ales el&ctricas que reci6e su 6ase 5 *osterior!ente se o6tendrá una !a5or corriente que *ueda !ane:ar una 6o!6illa, un rel& u otro dis*ositi$o de !uca corriente.
F*4ua ;: +or!a 4ísica del Transistor %.
8. C'ns"u##*+n (el #*#u*"':
/
l !o!ento de *las!ar el circuito, *ara nuestro caso se re!iti3 a la construcci3n del !is!o en un *ro:ect6oard, la cual 4ue una alternati$a que se e$alu3 *ara conseguir !odi4icar la cla$e en el caso de que 4uera necesario. #na $e" e!*e"ada la construcci3n en *ri!era instancia tu$i!os que *las!ar el circuito de ali!entaci3n de los de!ás co!*onente *ara lo cual se utili"3 un regulador de $olta:e F0H el que se ali!ent3 desde ca6les de los accesorios internos del $eículo. %ara lo que res*ecta al !ando de *ulsantes, se dis*uso de una *laca en donde se e!*la"aron los di4erentes *ulsantes de los n7!eros 5 tanto on 5 o44, ade!ás de una se2al lu!inosa de un led el cual indicaría si la cla$e ingresada es correcta. E6 cuanto corres*onde al circuito en si se dis*uso de tres 11/ de los cuales se utili"aron de cada una de ellas a!6os +li*'+lo*, cinco de ellos se utili"aron en los n7!eros 5 el so6rante en la acti$aci3n On del circuito luego de que la cla$e se a5a ingresado correcta!ente. De igual !anera *ara cu!*lir la secuencia de acti$aci3n esta6lecida en la cla$e dis*usi!os de un C>C el cual se *ens3 *ara que al cu!*lir la secuencia este $a5a aciendo *osi6le que se energi"an los de!ás +li* +lo* de la cascada 5 se contin7e con el ingreso de la cla$e. el circuito *er!ita re*etir los di4erentes n7!eros
F*4ua )6: Circuito Ter!inado . Es
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uestro circuito está 6ásica!ente dise2ado *ara que al !o!ento de accionar una cla$e de cinco dígitos, esta en$iara un $olta:e al circuito 5 lo ali!ente de tal 4or!a este del *aso in!ediato al encendido del $eículo.
e8clusi$a!ente correcta *ara $eículo. 5V
cuando digite!os la cla$e *osterior!ente encender el
VCC
21322 74LS112D
R1
R2
R3
1.0kΩ
1.0kΩ
1.0kΩ
4
4
~1PR 3
continuaci3n se a*recia el circuito anterior!ente !encionado, en un so4tware de si!ulaci3n @Mulstisi!A, los *ulsantes que se a*recian son- 1,/, que ser$irán *ara la digitaci3n de la cla$e, C que es el clear o reset 5 O que es nuestro On 5V
VCC
R2
R3
1.0kΩ
1.0kΩ
1.0kΩ
4
2 = a l c e T
F µ 1 . 0
R5
R4
1.0kΩ
1.0kΩ
F µ 1 . 0
3 = a l c e T
1 2
1J
1Q
3
1J
1
1CLK 1K
~1Q
6
2
1Q
3
R4
1.0kΩ
1.0kΩ
1 2
1J
1
1CLK 1K
~1Q
6
2
~1PR 1Q
5
3
1K
1J
1
1CLK
~1CLR
~1Q
6
1Q
5
1CLK
2
1K
~1CLR
15
~1Q
7408N
6
~1CLR
15
15
LD2
4 4
4
~1PR 3
F µ 1 . 0
O = a l c e T
F µ 1 . 0
C = a l c e T
1 2
1J
1Q
~1PR
5 3
1CLK 1K
~1Q
6
7408N
1 2
1J
~1PR 1Q
5
1
1CLK 1K
3
~1Q
6
2
1J
1Q
5
1CLK 1K
~1Q
6
~1CLR ~1CLR
~1CLR
15 15
15
1J
1 ~1Q
6
1Q
K1
1K
~1Q
7408N
6
~1CLR
15
15
F*4ua ): Circuito e8citado con cla$e E8acta. LD2
4 4
F µ 1 . 0
C = a l c e T
1 2
1J
1Q
~1PR
5 3
1CLK 1K
~1Q
6
7408N
1.0kΩ
1CLK
2
~1CLR
15
2N3904 R7
K 5
4
~1PR
1 2
1J
~1PR 1Q
5
1
1CLK 1K
3
~1Q
6
2
1J
1Q
5
1CLK 1K
~1Q
6
~1CLR ~1CLR
~1CLR
15 15
15
Q1 2N3904 R7
K
K1
1.0kΩ
F*4ua )6): Circuito co!*leto si!ulado en Mulstisi!. En la 4igura 10. Se *uede o6ser$ar que todos los *ulsantes constan de triggers, esto con el 4in de asegurarnos que e8istirá un 0 l3gico en el C>B @cloc9A de nuestro 4li*'4lo*, es *or ello que se conectaron dos Trigger en serie, el *ri!ero reci6e la se2al !íni!a del 0 l3gico al a6er *resionado el *ulsante 5 directa!ente lo con$ierte en un 1 es aí cuando tra6a:a el segundo Trigger 5 reci6e la se2al del anterior *ara nue$a!ente con$ertirlo en 0 5 este a su $e" sea conectado al cloc9 del 4li*'4lo* el cual es acti$o en 6a:o, ade!ás consta de condensadores conectados en *aralelo a los *ulsantes con el 4in de esta6ili"ar las se2ales, 5a que estas sie!*re están *restas a distorsiones 5 *icos en sus ondas de6ido al ruido 5 *erdidas de $olta:e en el !is!o circuito *or los distintos co!*onentes. >os 4li*'4lo* están conectados en secuencia es *or ello que cualquier cla$e err3nea no e8citara el circuito, de esta !anera el circuito se acti$ara
/
R5
~1PR 5
1CLK 1K
~1CLR
3
O = a l c e T
3 = a l c e T
3
7408N
4
~1PR 5
7408N
F µ 1 . 0
F µ 1 . 0
5
Q1 4 ~1PR 3
1 = a l c e T
2 = a l c e T
F µ 1 . 0
4
~1PR 1Q
21322 74LS112D
R1
F µ 1 . 0
1 = a l c e T
F µ 1 . 0
1J
l ingresar la cla$e correcta nuestro circuito seguirá la secuencia de los 4li*'4lo* 5 este al reci6ir los *ulsos correctos en los dígitos adecuados en$iara una *eque2a se2al al transistor el cual !ulti*licara dica se2al 5 accionara un rel& que ará que el circuito se cierre, ade!ás !ediante las co!*uertas and @0FA restringi!os se2ales *ara conseguir al!acenar unos o ceros l3gicos de acuerdo a lo deseado en nuestro dise2o 5 a su $e" e$itar acu!ular se2ales no deseadas, es *or ello que a algunas salidas de estos se los a conectado directa!ente al clear del 4li* 4lo*, reseteando así cualquier se2al al!acenada que no se desee, e$itando de esta !anera intentos de ac9eo >a 4igura 11. os !uestra que el circuito se a encendido de !anera correcta de6ido a que se ingres3 la cla$e e8acta, la cual 4ue escogida a nuestra consideraci3n 5 cu5a cla$e es ).
5.
E=1e*men"a#*+n % C>l#ul's:
#na $e" esta6lecido el dise2o, reali"adas las di4erentes *rue6as en lo que res*ecta a la $ulnera6ilidad en el si!ulador se ar!3 el circuito su*oniendo di4erentes $ariantes *ara e$aluar dica $ulnera6ilidad, de donde
Electrónica Analógica de4ini!os colocar los +li* +lo* de los n7!eros 1 5 en !odo co!*le!entario *ara e$itar que el circuito llegase a ser acti$ado al *ulsar en secuencia las teclas.
Da"'s: Vcc 4,98 V =
de cone8iones que se dis*onían en el es*acio reducido las *rue6as se de6ieron reali"ara !inuciosa!ente *ara e$itar que en la *rue6a general de 4unciona!iento se encuentre alg7n co!*onente a$eriado o en !ala cone8i3n 5 sea necesaria la re$isi3n de todo el circuito nue$a!ente 5 e8istan con4usiones.
Ic = 47,2 mA HFE =4,98 V
Ib
Ic Hfe
=
=
47,2 mA 108
Ib =0,437 mA
Rb=
Vcc −0.6 Ib
F*4ua ): %rue6as de +unciona!iento del circuito.
Rb
=
4,98 V
0.6 V
−
0,437 mA
Rb 10,023 kΩ ≈ 10 k Ω =
7. Puebas (e Fun#*'nam*en"': >as di4erentes *rue6as de 4unciona!iento se reali"aron una $e" 4inali"ado el ar!ado del circuito en el %ro:ect6oard, en donde se $eri4ico las *ulsaciones que se rece*ta6an del !ando que se dis*uso en el ta6lero del $eículo, de6ido a que el circuito se i!*le!ent3 en un es*acio reducido, se dis*usieron los co!*onentes da la !anera a!as distri6uida *osi6le, una $e" dico esto las di4erentes *rue6as que se reali"aron 4ueron ecas de una a la $e" !ientras que se i6a colocando cada uno de los co!*onentes *ara $eri4icar los di4erentes estado a los que 4unciona el +li*'+lo*. De6ido a la co!*le:idad 5 la gran cantidad /
F*4ua )0: E!*la"a!iento del circuito en el $eículo.
;. An>l*s*s (e Resul"a('s: >uego de las res*ecti$as *rue6as de 4unciona!iento 5 una $e" e!*la"ado el circuito dentro del $eículo, o6ser$a!os la necesidad de colocar un rel& auto!otri" el cual sería co!andado *or el rel& del circuito electr3nico, 5a que la corriente que circula a
Electrónica Analógica
tra$&s de la 6o6ina en donde se interru!*i3 el circuito *ara que 4uncione 7nica!ente al co!andar el rel& electr3nico es alta 5 *roduce que el contacto de dico rel& se !ue$a de6ido a que la corriente *roducida co!anda la 6o6ina.
)6. C'n#lus*'nes: •
•
•
•
•
/
>uego de a6er 4inali"ado el *resente *ro5ecto logra!os conseguir el co!etido de dise2ar 5 construir un circuito que nos *er!ita encender un $eículo ingresando una cla$e. >ogra!os instruirnos en el 4unciona!iento 6ásico de cada uno de los co!*onentes electr3nicos que to!aron *arte en el *ro5ecto, ade!ás co!*rendi!os las di4erentes a*licaciones en las cuales *odría *rescindirse de la utili"aci3n de estos co!*onentes. +ui!os ca*aces de dise2ar con &8ito el circuito *ara la a*licaci3n deseada, utili"ando un so4tware de si!ulaci3n en el cual se reali"aron las di4erentes *rue6as 5 !odi4icaci3n *ara que el circuito tenga una $ulnera6ilidad nula. Consegui!os construir el dise2o *ro*uesto 5 lograr el 4unciona!iento correcto del !is!o *ara el cual se *ro*uso. l !o!ento de e!*la"ar el circuito en el $eículos se consider3 la *osi6ilidad de colocar un rel& auto!otri" co!andado *or el rel& electr3nico de6ido a que la corriente que circula *or el contacto !3$il del rel& electr3nico al ser alta, e8cita el 6o6inado de dico rel& *or lo que !antiene su *osici3n en el contacto C 5 el circuito no *er!anece en re*oso e8ce*to con la utili"aci3n del rel& auto!otri".
)). Re/een#*as: 1K L+li*'+lo*s( Enero ' /01@onlineA, dis*oni6le en-
?""1:@@s?ae.1(/'nl*ne.#'m@b//7bae8 70e;a5#6)//6;))@*n/'me(el ab'a"'*'8.1(/ /K LTrigger( Enero ' /01@onlineA, dis*oni6le en-
?""1:@@BBB.sl*(es?ae.ne"@ma#"ena@"* 44e2s#?m*""b"nPe!*'us K LCo!*uertas >3gicas( Enero ' /01@onlineA, dis*oni6le entt*-NN:as:o!o5es1/.word*ress.co!Nla6or atorioNco!*uertas'00'0/'0F' /N K LTransistor %( Enero ' /01@onlineA, dis*oni6le entt*-NNwww.ecs.u!ass.eduNeceN!HNtutoria lsN!ulti*le>EDstutorial.t!l
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