SEMÁFORO

OBJETIVO.- El objetivo de nuestro proyecto es elaborar un semáforo digital que será controlado mediante el Puerto Paralelo DB-25 y un programa diseñado en visual Basic el cual trabajará de manera automática como lo hacen los semáforos que se encuentran en las calles.Los materiales que utilizamos son los siguientes:

PARA EL CIRCUITO:

PUERTO PARALELO DB-2512 LEDS1 REGULADOR DE TENSIÓN 7805RESISTENCIAS DE 330 Ω1 CIRCUITO INTEGRADO 7404CABLES CONECTORES1 PROTOBOARD

PARA LA MAQUETA:

1 HOJA DE PLASTOFORMO PAPEL LUSTROSO NEGROCASAS ELABORADAS EN CARTÓN

DESCRIPCIÓN DE LOS MATERIALES DEL CIRCUITO:

PUERTO PARALELO: Desde comienzos del reinado de las PC's el puerto paralelo de comunicaciones se ha encargado de llevar datos hacia la impresora con el fin de generar información escrita. Lo anterior asociado a la facilidad que ofrece a conectar desarrollos externos lo han vuelto la forma preferida de desarrolladores aficionados para conectar sus trabajos.Básicamente el puerto paralelo original de una IBM-PC puede enviar información a través de los pines de datos y los de control y puede recibir información desde el exterior por medio de los pines de estado. Se emplea una ficha DB25 hembra en la computadora, mientras que al cable le corresponde una DB25 macho. En la impresora hay un conector ligeramente mas grande en tamaño, denominado CENTRONIX cuya hembra se coloca en el equipo y el macho en el cable. Originalmente el puerto paralelo sólo permitía el flujo de información en forma unidireccional. Esto quiere decir que los pines conectados como salidas (el caso de los de datos y los de control) sólo podían enviar información hacia el exterior; mientras que los diseñados como entradas (los de estado) sólo podían ingresar información hacia la computadora.Con el paso del tiempo nuevos dispositivos, que nada tienen que ver con impresoras, comenzaron a emplear el puerto paralelo como vía de acceso a la computadora. Algunos eran simples dispositivos de paso, que posibilitaban conectar la computadora y la impresora por ese puerto, logrando así "compartir" el conector. Las llaves electrónicas ó HardLock's y las unidades de discos ZIP son sólo un par de ejemplos. Otros, en cambio, requerían que el puerto quedase exclusivamente dedicado a ellos, entre los que se encontraban sistemas de control de potencia, control industrial e interconexión de computadoras ó LapLink. Es por ello que se comenzaron a fabricar plaquetas de

expansión capaces de agregar mas puertos paralelos a una misma computadora, hasta un límite inicial de tres.Con la llegada de las impresoras láser y de los scanners económicos llegaron las nuevas versiones del puerto paralelo. Nos referimos a EPP (o puerto paralelo mejorado) y ECP (o puerto de computadora mejorado). Ambos puertos son bi-direccionales, pero entre el primero y el segundo la diferencia radica en dos puntos: El segundo es capaz de transmitir información a mayor velocidad y es capaz de acceder a la memoria directamente (o DMA). Hubo un intento de IBM por seguir marcando el estándar creando el puerto paralelo PS/2 el cual, como era de esperarse, era bi-direccional, pero el EPP y el ECP lo superaron rápidamente y sin complicaciones.Asignación de pines: Como la mayoría de los puertos del PC, el paralelo es accesible a nivel software por medio de la BIOS, la cual asigna a éste una dirección de memoria base y dos direcciones suplementarias. La dirección base corresponde al bus de datos del puerto, esto quiere decir que lo que enviemos a esta dirección será exteriorizado por los terminales D0 a D7. El bus de estado se encuentra en la posición base + 1. Cabe aclarar que este bus sólo tiene implementadas cinco posiciones S3 a S7, esta última con estado lógico invertido (cuando no presenta voltaje el estado del bit es uno, mientras que cuando presenta voltaje el estado del bit es cero) y que las posiciones inferiores S0, S1 y S2 no tienen función alguna. Por último, el bus de control dispone de cuatro señales implementadas, en este caso las mas bajas C0 a C3 de las cuales sólo C2 está en estado lógico normal. Las tres restantes (C0, C1 y C3) presentan estados lógicos invertidos, lo que implica que si se pone a uno el bit correspondiente a C0 el terminal no presentará tensión alguna, mientras que si se pone el bit a cero el terminal presentará tensión.En el gráfico de arriba los terminales 2 al 9 (simbolizados por el color verde) representan el canal de datos. Los azules el de control y los rojos el de estados.Para detectar si un puerto es bi-direccional o no hay una prueba infalible y extremadamente simple: Enviar a la dirección base del puerto paralelo el dato 255. Esto hace que todos los terminales del canal de datos sea energizados. Seguidamente habrá que llevar a masa el terminal 9 del conector por medio de una resistencia de 4.7K. Dejando la resistencia en ese lugar leer el dato presente en el puerto. Si la lectura entrega 255 quiere decir que el puerto es unidireccional, en cambio, si la lectura entrega 127 es señal que el puerto es bi-direccional. En los puertos modernos es posible efectuar esta prueba sin la resistencia limitadora de corriente, pero en los antiguos esto puede causar daños a la electrónica de la placa de expansión. En las placas de vídeo MGP, HGC ó Hércules el puerto paralelo es unidireccional. En la mayoría de las placas multifunción (muy famosas en la época del 386) también predominaban los puertos unidireccionales. En cambio, en la mayoría de los mainbord's modernos que incluyen de base el puerto, éste es bi-direccional y se puede seleccionar si se quiere uni-direcional, bi-direccional, EPP ó ECP; todo esto con cómodos menús desde la utilidad de configuración de la BIOS. La dirección del puerto paralelo depende en gran medida de donde está alojado. En las placas de vídeo hércules el puerto disponible venía configurado con la dirección 3BC y no era posible asignar otra. En las placas multifunción el puerto comenzó a venir en la dirección 378 y se podía seleccionar como dirección alternativa la 278. En las placas de expansión cuya única misión es agregar puertos paralelos la dirección es seleccionable entre 378, 278 y 3BC. En las placas bases con el puerto incluido de fábrica las direcciones posibles son 378 y 278. Algunos sistemas operativos alternativos presentan dificultades cuando un puerto paralelo es bi-direccional y, a su vez, se encuentra en la posición de memoria 3BC. Por ello, las placas base y las placas de expansión de puertos paralelos bi-direccionales omiten la posibilidad de asignar esa dirección.A continuación utilizaremos como ejemplo el puerto direccionado en 378, dado que en la mayoría de los casos está allí.

Los niveles de tensión y corriente presentes en el puerto paralelo del PC responden a los estándares de la familia lógica TTL, siendo un estado alto representado por 5V de corriente continua y un estado bajo indicado por la ausencia de tensión (0V). Hablando de corriente, cada pin del puerto paralelo puede proporcionar hasta 10mA en forma segura y 20mA como límite por breves períodos de tiempo. Para ingresar en circuitos integrados lógicos TTL ó CMOS no es necesario "potenciar" la señal, incluso es posible encender un diodo LED. Pero para manejar elementos como relays, motores, lámparas o cargas mayores se hace preciso reforzar la señal y, de ser posible, aislar el sistema.

Funciones De Los Distintos Pines:

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DIODO EMISOR DE LUZ.-

LEDS DE COLORES

Un LED, siglas en inglés de Light-Emitting Diode (diodo emisor de luz) es un dispositivo semiconductor (diodo) que emite luz policromática, es decir, con diferentes longitudes de onda, cuando se polariza en directa y es atravesado por la corriente eléctrica. El color depende del material semiconductor empleado en la construcción del diodo, pudiendo variar desde el ultravioleta, pasando por el espectro de luz visible, hasta el infrarrojo, recibiendo éstos últimos la denominación de IRED (Infra-Red Emitting Diode).El funcionamiento físico consiste en que, un electrón pasa de la banda de conducción a la de valencia, perdiendo energía. Esta energía se manifiesta en forma de un fotón desprendido, con una amplitud, una dirección y una fase aleatoria.

LEDs.

Diodo emisor de luz, también conocido como LED (acrónimo del inglés de Light-Emitting Diode) es un dispositivo semiconductor (diodo) que emite luz incoherente de espectro reducido cuando se polariza de forma directa la unión PN del mismo y circula por él una corriente eléctrica. Este fenómeno es una forma de electroluminiscencia. El color (longitud de onda), depende del material semiconductor empleado en la construcción del diodo y puede variar desde el ultravioleta, pasando por el visible, hasta el infrarrojo. Los diodos emisores de luz que emiten luz ultravioleta también reciben el nombre de UV LED (UltraV'iolet Light-Emitting Diode) y los que emiten luz infrarroja suelen recibir la denominación de IRED (Infra-Red Emitting Diode).

El funcionamiento físico consiste en que, en los materiales semiconductores, un electrón al pasar de la banda de conducción a la de valencia, pierde energía; esta energía perdida se puede manifiestar en forma de un fotón desprendido, con una amplitud, una dirección y una fase aleatoria. El que esa energía perdida al pasar un electrón de la banda de conducción a la de valencia se manifieste como un fotón desprendido o como otra forma de energía (calor por ejemplo) va a depender principalmente del tipo de material semiconductor. Cuando un diodo semiconductor se polariza directamente, los huecos de la zona p se mueven hacia la zona n y los electrones de la zona n hacia la zona p; ambos desplazamientos de cargas constituyen la corriente que circula por el diodo. Si los electrones y huecos están en la misma región, pueden recombinarse, es decir, los electrones pueden pasar a "ocupar" los huecos, "cayendo" desde un nivel energético superior a otro inferior más estable. Este proceso emite con frecuencia un fotón en semiconductores de banda prohibida directa o "direct bandgap" con la energía correspondiente a su banda prohibida (véase semiconductor). Esto no quiere decir que en los demás semiconductores (semiconductores de banda prohibida indirecta o "indirect bandgap") no se produzcan emisiones en forma de fotones; sin embargo, estas emisiones son mucho más probables en los semiconductores de banda prohibida directa (como el Nitruro de Galio) que en los semiconductores de banda prohibida indirecta (como el Silicio). La emisión espontánea, por tanto, no se produce de forma notable en todos los diodos y sólo es visible en diodos como los LEDs de luz visible, que tienen una disposición constructiva especial con el propósito de evitar que la radiación sea reabsorbida por el material circundante, y una energía de la banda prohibida coincidente con la correspondiente al espectro visible. En otros diodos, la energía se libera principalmente en forma de calor, radiación infrarroja o radiación ultravioleta. En el caso de que el diodo libere la energía en forma de radiación ultravioleta, se puede conseguir aprovechar esta radiación para producir radiación visible, mediante sustancias fluorescentes o fosforescentes que absorban la radiación ultravioleta emitida por el diodo y posteriormente emitan luz visible.

A (p) C ó K (n)

Representación simbólica del diodo LED

El dispositivo semiconductor está comúnmente encapsulado en una cubierta de plástico de mayor resistencia que las de vidrio que usualmente se emplean en las lámparas incandescentes. Aunque el plástico puede estar coloreado, es sólo por razones estéticas, ya que ello no influye en el color de la luz emitida. Usualmente un LED es una fuente de luz compuesta con diferentes partes, razón por la cual el patrón de intensidad de la luz emitida puede ser bastante complejo [1].

Para obtener una buena intensidad luminosa debe escogerse bien la corriente que atraviesa el LED; para ello, hay que tener en cuenta que el voltaje de operación va desde 1,8 hasta 3,8 voltios aproximadamente (lo que está relacionado con el material de fabricación y el color de la luz que emite) y la gama de intensidades que debe circular por él varía según su aplicación. Valores típicos de corriente directa de polarización de un LED corriente están comprendidos entre los 10 y los 40 mA. En general, los LEDs suelen tener mejor eficiencia cuanto menor es la corriente que circula por ellos, con lo cual, en su operación de forma optimizada, se suele buscar un compromiso entre la intensidad luminosa que producen (mayor cuanto más grande es la intensidad que circula por ellos) y la eficiencia (mayor cuanto menor es la intensidad que circula por ellos).

REGULADOR 7805Existen muchas maneras de lograr un voltaje estable, pero en general utilizan varios componentes discretos, lo que redunda en un costo elevado, un diseño más complicado, y circuitos más grandes. La alternativa es utilizar algún regulador de tensión integrado, disponibles para casi todos los voltajes que podamos imaginar, y para corrientes desde unas pocas centésimas de Amper hasta varios amperes.

Diagrama interno de un regulador 78xx.

Dentro de los reguladores de voltaje con salida fija, se encuentran los pertenecientes a la familia LM78xx, donde “xx” es el voltaje de la salida. Estos son 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18 y 24V, entregando una corriente

máxima de 1 Amper y soporta consumos pico de hasta 2.2 Amperes. Poseen protección contra sobrecargas térmicas y contra cortocircuitos, que desconectan el regulador en caso de que su temperatura de juntura supere los 125°C.Los LM78xx son reguladores de salida positiva, mientras que la familia LM79xx son para voltajes equivalentes pero con salida negativa. Así, un LM7805 es capaz de entregar 5 voltios positivos, y un LM7912 entregara 9 voltios negativos.La capsula que los contiene es una TO-220 (figura 2), igual a la de muchos transistores de mediana potencia. Para alcanzar la corriente máxima de 1 Amper es necesario dotarlo de un disipador de calor adecuado, sin el solo obtendremos una fracción de esta corriente antes de que el regulador alcance su temperatura máxima y se desconecte.

La potencia además depende de la tensión de entrada, por ejemplo, si tenemos un LM7812, cuya tensión de salida es de 12v, con una tensión de entrada de digamos 20v, y una carga en su salida de 0,5A, multiplicando la diferencia entre la tensión de entrada y la tensión de salida por la corriente que circulara por la carga nos da los vatios que va a tener que soportar el integrado:

(Vint - Vout) x Iout = (20 - 12) x 0.5 = 4W

La tensión de entrada es un factor muy importante, ya que debe ser superior en unos 3 voltios a la tensión de salida (es el mínimo recomendado por el fabricante), pero todo el exceso debe ser eliminado en forma de calor. Si en el ejemplo anterior en lugar de entrar con 20 volts solo usamos 15V (los 12V de la salida mas el margen de 3V sugerido) la potencia disipada es mucho menor:

(Vint - Vout) x Iout = (15 - 12) x 0.5 = 1.5W

De hecho, con 15v la carga del integrado es de 1,5W, menos de la mitad que con 20v, por lo que el calor generado será mucho menor y en consecuencia el disipador necesario también menor. En la figura 3 vemos la disposición de pines de estos reguladores. Es diferente según se trate de un 78xx o un 79xx. En el caso de los primeros, el pin 1 corresponde a la entrada (input), el pin 2 es el punto común (common) y el pin3 es el correspondiente a la salida (output). En el caso de los reguladores negativos, el pin 1 y el pin 2 intercambian sus funciones, siendo el primero el correspondiente al punto común, y el segundo la entrada. Es importante recordar esto al momento de conectarlos, ya que es posible que se destruyan si son conectados en forma incorrecta.El voltaje máximo que soportan en la entrada es de 35 voltios para los modelos del LM7805 al 7815 y de 40 voltios para el LM7824. Por ultimo, debemos mencionar que existen versiones de estos reguladores para corrientes menores y mayores a 1 Amper. Efectivamente, los que tienen como nombre LM78Lxx disponibles en capsula TO-92 (ver figura 4) entregan una corriente máxima de 100 mili amperes, y proveen tenciones de salida de 3.3; 5; 6; 8; 9; 12;15; 18 y 24V. Luego del nombre llevan un sufijo, que puede ser “AC” o “C”, que indican el error máximo en su salida, que es de +/-5% en el primer caso y de +/-10% en el segundo. Así, un LM78L05AC es un regulador de voltaje positivo, de salida 5 volts/100mA, con un error máximo del 5%.En caso de necesitar manejar corrientes mayores, las versiones en capsula TO-3 (ver figura 5) soportan una corriente de salida máxima de 5 A.

Figura 2. Figura 3.

Figura 4. Figura 5.

Normalmente, no hacen falta adicionar demasiados componentes a la hora de alimentar un circuito mediante uno de estos reguladores. El fabricante provee una serie de indicaciones en sus hojas de datos, que analizaremos a continuación.Comenzaremos por el caso más sencillo, donde queremos obtener una tensión de salida que coincide con alguno de los reguladores existentes, a partir de una fuente de corriente continua perfectamente regulada, pero mayor que la deseada en al menos 3V. Para ello, el circuito sugerido es el de la figura 6, donde vemos que solo son necesarios un par de capacitores cerámicos, uno entre el punto común y la entrada, y otro entre el punto común y la salida. La única consideración es que estos condensadores deben estar situados lo mas cerca posible (eléctricamente hablando) del regulador. Obviamente, se supone que la tensión de entrada esta dentro del rango que puede manejar el regulador, y que el modelo de regulador es el adecuado para la tensión que necesitamos.En algunos casos se presenta el problema de tener que alimentar un circuito con una tensión para la cual

no hay un regulador adecuado, por ejemplo, un circuito que se alimente con 10V. En estos casos, se puede recurrir a un esquema como el de la figura 7, donde con la ayuda de algunos componentes adicionales, entre ellos un potenciómetro que servirá para ajustar la tensión de salida al valor requerido y un amplificador operacional (ver articulo sobre ellos para mas datos) se puede transformar un regulador de tensión fija en uno variable.Las figuras 8 y 9 nos muestran una configuración que permite aumentar significativamente la corriente de salida, utilizando para ello un transistor de mediana potencia. En el caso de la figura 9 se cuenta con una protección adicional contra cortocircuitos en la salida de la fuente.

RESISTENCIAS.-

Se denomina resistencia o resistor (en lenguaje técnico) al componente electrónico diseñado para

introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito. En otros casos, como en

las planchas, calentadores, etc., las resistencias se emplean para producir calor aprovechando el Efecto

Joule. Es frecuente utilizar la palabra resistor como sinónimo de resistencia.

La corriente máxima de una resistencia viene condicionada por la máxima potencia que puede disipar su

cuerpo. Esta potencia se puede identificar visualmente a partir del diámetro sin que sea necesaria otra

indicación. Los valores más corrientes son 0,25 W, 0,5 W y 1 W.

Existen resistencias de valor variable, véase Potenciómetro (resistencia variable).

Las resistencias se utilizan en los circuitos para limitar el valor de la corriente o para fijar el valor de la tensión.

Código de colores

Para caracterizar una resistencia hacen falta tres valores: resistencia eléctrica, disipación máxima y

precisión o tolerancia. Estos valores se indican normalmente en el encapsulado dependiendo del tipo de

éste; para el tipo de encapsulado axial, el que se observa en las fotografías, dichos valores van rotulados

con un código de franjas de colores.

Estos valores se indican con un conjunto de rayas de colores sobre el cuerpo del elemento. Son tres,

cuatro o cinco rayas; dejando la raya de tolerancia (normalmente plateada o dorada) a la derecha, se leen

de izquierda a derecha. La última raya indica la tolerancia (precisión). De las restantes, la última es el

multiplicador y las otras las cifras.

El valor de la resistencia eléctrica se obtiene leyendo las cifras como un número de una, dos o tres cifras;

se multiplica por el multiplicador y se obtiene el resultado en Ohmios (Ω). El coeficiente de temperatura

únicamente se aplica en resistencias de alta precisión (tolerancia menor del 1%).

Color de la banda

Valor de la 1°cifra

significativa

Valor de la 2°cifra

significativaMultiplicador Tolerancia

Coeficiente de

temperatura

Negro 0 0 1 - -

Marrón 1 1 10 ±1% 100ppm/ºC

Rojo 2 2 100 ±2% 50ppm/ºC

Naranja 3 3 1 000 - 15ppm/ºC

Amarillo 4 4 10 000 - 25ppm/ºC

Verde 5 5 100 000 ±0,5% -

Azul 6 6 1 000 000 - 10ppm/ºC

Violeta 7 7 - - 5ppm/ºC

Gris 8 8 - - -

Blanco 9 9 - - 1ppm/ºC

Dorado - - 0,1 ±5% -

Plateado - - 0,01 ±10% -

Ninguno - - - ±20% -

Valores de resistencia para resistores disponibles en comercios

CONCLUSIÓN.-Como conclusión podemos decir que nuestro proyecto del semáforo está elaborado para ser manejado mediante la computadora, la cual se encargará mediante el programa elaborado en Visual Basic a controlar el funcionamiento del mismo, ya que este funciona de forma paralela y utiliza los pines de salida para que el semáforo pueda funcionar correctamente mediante tiempos que se encuentran configurados en el programa.

UNIVERSIDAD SALESIANA DE BOLIVIA INGENIERÍA DE SISTEMAS CAMPUS - ACHACHICALA

Grupo:

#1

Nombres:

GUTIERREZ SHIRLEY PAOLA

LIMACHI VELASQUEZ NILO GERMÁN

MAMANI CRUZ VANESSA JULIA

MAMANI FLORES MARÍA VERÓNICA

QUINTANILLA MALLEA ARNOLD MAURICIO

Fecha:

17 de JUNIO de 2008