DISEÑO CIRCUITOS COMB
Diseño de circuitos combinacionales
«Los circuitos combinacionales son aquellos que no tienen en cuenta la variable tiempo. Están formados por combinaciones de puertas lógicas» Para diseñar un circuito combinacional existe un conjunto de pasos básicos que debemos de aplicar si en un determinado momento deseamos diseñar un multiplexor, un decodificador, un sumador, etc.
Enunciado del problema
Se desea controlar dos bombas B1 y B2 de acuerdo con el nivel de líquido existente en un depósito. Su funcionamiento es el siguiente:
-
cuando el nivel de líquido está comprendido entre los dos sensores (depósito con nivel medio), “c” y “d” debe funcionar la bomba B1, o B2 si el sensor de temperatura de la bomba B1, “a” se ha activado. La bomba se parará cuando se supere el valor máximo marcado por el sensor “d”;
-
si el nivel de agua está por debajo del nivel mínimo marcado por el sensor “c” arrancarán las dos bombas;
-
en caso de funcionamiento anormal de los sensores de nivel (activado el sensor “d” y no el “c”), las dos bombas se pararán.
Además, ambas bombas poseen sendos sensores de temperatura “a” y “b” para B1 y B2 respectivamente, de forma que cuando la temperatura de alguno de ellos supera el valor marcado por el sensor de temperatura dicha bomba se parará.
Implementar dicha función con el mínimo número de puertas NAND.
Solución
Para la resolución del problema planteado se supondrá que el nivel lógico “1” corresponde al nivel alto de tensión y el nivel lógico “0” al nivel bajo.
Tabla de verdad
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c d a b |
B1 |
B2 |
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0 0 0 0 |
1 |
1 |
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0 0 0 1 |
1 |
0 |
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0 0 1 0 |
0 |
1 |
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0 0 1 1 |
0 |
0 |
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0 1 0 0 |
0 |
0 |
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0 1 0 1 |
0 |
0 |
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0 1 1 0 |
0 |
0 |
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0 1 1 1 |
0 |
0 |
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1 0 0 0 |
1 |
0 |
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1 0 0 1 |
1 |
0 |
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1 0 1 0 |
0 |
1 |
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1 0 1 1 |
0 |
0 |
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1 1 0 0 |
0 |
0 |
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1 1 0 1 |
0 |
0 |
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1 1 1 0 |
0 |
0 |
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1 1 1 1 |
0 |
0 |
Para obtener las expresiones lo más simplificadas posible se recurre a los mapas de Karnaugh. Puesto que se implementa con puertas NAND, se utiliza la primera forma canónica.
Bomba B1
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c d a b |
0 0 |
0 1 |
1 1 |
1 0 |
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0 0
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1 |
0 |
0 |
1 |
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0 1
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1 |
0 |
0 |
1 |
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1 1
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0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 0
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0 |
0 |
0 |
0 |
Bomba B2
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c d
a b |
0 0 |
0 1 |
1 1 |
1 0 |
|
0 0
|
1 |
0 |
0 |
0 |
|
0 1
|
0 |
0 |
0 |
0 |
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1 1
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0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 0
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1 |
0 |
0 |
1 |
Implementación del circuito
En el laboratorio se dispone de los módulos Logitronic-3 de Alecop formados por circuitos lógicos de la familia CMOS. Estos módulos poseen puertas NAND de 2 y 4 entradas.
Puesto que una entrada al aire para una puerta CMOS no se sabe a que estado lógico corresponde, cuando necesitamos sólo 3 de las entradas disponibles conectamos la que no se utilice a nivel alto (“1” lógico) de modo que la función, en este caso, no se ve afectada.
Las salidas (B1 y B2) se conectan a sendos LEDs para indicar visualmente su estado. Al comprobar con un polímetro las tensiones correspondientes a cada uno de los estados lógicos se obtiene que un “1” lógico son 4,24V y un “0” lógico son 0,00V.