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Manual de trabajoTP 1012
Con CD-ROM
Festo Didactic
8023434 es
Fundamentos de latécnica digital
&
&
=1
1
&
S1
S2
B1
B2
B3
S1
S2
B1
B2
B3
Referencia: 8023434
Datos actualizados en: 09/2012
Autor: Stefan Enderle
Redacción: Frank Ebel
Gráficos: Susanne Durz, Stefan Enderle, Doris Schwarzenberger
Maquetación: 06/2013, Frank Ebel
© Festo Didactic SE, D-73770 Denkendorf, Alemania, 2014
Internet: www.festo-didactic.com
E-mail: [email protected]
El comprador adquiere un derecho de utilización limitado sencillo, no excluyente, sin limitación en el
tiempo, aunque limitado geográficamente a la utilización en su lugar / su sede.
El comprador tiene el derecho de utilizar el contenido de la obra con fines de capacitación de los empleados
de su empresa, así como el derecho de copiar partes del contenido con el propósito de crear material
didáctico propio a utilizar durante los cursos de capacitación de sus empleados localmente en su propia
empresa, aunque siempre indicando la fuente. En el caso de escuelas / universidades y centros de
formación profesional, el derecho de utilización aquí definido también se aplica a los alumnos, participantes
en cursos y estudiantes de la institución receptora.
En todos los casos se excluye el derecho de publicación, así como la inclusión y utilización en Intranet e
Internet o en plataformas LMS y bases de datos (por ejemplo, Moodle), que permitirían el acceso a una
cantidad no definida de usuarios que no pertenecen al lugar del comprador.
Los derechos de entrega a terceros, multicopiado, procesamiento, traducción, microfilmación, traslado,
inclusión en otros documentos y procesamiento por medios electrónicos requieren de la autorización previa
y explícita de Festo Didactic SE.
Nota
Se sobreentiende que el uso de términos en género masculino incluye también los
correspondientes términos de género femenino. Se prescinde de la alusión explícita a los dos
géneros únicamente con el fin de no complicar la formulación de las frases y facilitar la lectura.
© Festo Didactic 8023434 III
Índice
Uso previsto ______________________________________________________________________________ IV
Prólogo ___________________________________________________________________________________ V
Indicaciones de seguridad y utilización _______________________________________________________ VII
Equipo didáctico "Fundamentos de la técnica digital" (TP 1012) _________________________________ VIII
Atribución de los ejercicios en función de objetivos didácticos _____________________________________ IX
Equipo didáctico ____________________________________________________________________________ X
Atribución de componentes en función de los ejercicios _________________________________________ XIII
Informaciones para el instructor _____________________________________________________________ XIV
Estructura de los ejercicios __________________________________________________________________ XV
Denominación de los componentes ___________________________________________________________ XV
Contenido del CD-ROM _____________________________________________________________________ XVI
Ejercicios y hojas de soluciones
Ejercicio 1: Utilización de elementos lógicos básicos _____________________________________________ 3
Ejercicio 2: Diseño y optimización circuitos lógicos _____________________________________________ 27
Ejercicio 3: Utilización del disparador Schmitt _________________________________________________ 45
Ejercicio 4: Utilización de circuitos flip-flop ____________________________________________________ 55
Ejercicio 5: Registro de señales _____________________________________________________________ 67
Ejercicio 6: Desarrollo de circuitos contadores _________________________________________________ 91
Ejercicio 7: Conversión y transmisión de datos ________________________________________________ 107
Ejercicio 8: Construcción de circuitos de cálculo _______________________________________________ 115
Ejercicios y hojas de trabajo
Ejercicio 1: Utilización de elementos lógicos básicos _____________________________________________ 3
Ejercicio 2: Diseño y optimización circuitos lógicos _____________________________________________ 27
Ejercicio 3: Utilización del disparador Schmitt _________________________________________________ 45
Ejercicio 4: Utilización de circuitos flip-flop ____________________________________________________ 55
Ejercicio 5: Registro de señales _____________________________________________________________ 67
Ejercicio 6: Desarrollo de circuitos contadores _________________________________________________ 91
Ejercicio 7: Conversión y transmisión de datos ________________________________________________ 107
Ejercicio 8: Construcción de circuitos de cálculo _______________________________________________ 115
IV © Festo Didactic 8023434
Uso previsto
El equipo didáctico "Fundamentos de la técnica digital" deberá utilizarse únicamente cumpliendo las
siguientes condiciones:
• Utilización apropiada y convenida en cursos de formación y perfeccionamiento profesional
• Utilización en perfecto estado técnico
Los componentes del conjunto didáctico cuentan con la tecnología más avanzada actualmente disponible y
cumplen las normas de seguridad. A pesar de ello, si se utilizan indebidamente, es posible que surjan
peligros que pueden afectar al usuario o a terceros o, también, provocar daños en el sistema.
El sistema para la enseñanza de Festo Didactic ha sido concebido exclusivamente para la formación y el
perfeccionamiento profesional en materia de sistemas y técnicas de automatización industrial. La empresa
u organismo encargados de impartir las clases y/o los instructores deben velar por que los
estudiantes/aprendices respeten las indicaciones de seguridad que se describen en el presente manual.
Festo Didactic excluye cualquier responsabilidad por lesiones sufridas por el instructor, por daños a la
empresa u organismo que ofrece los cursos y/o a terceros, si la utilización del presente conjunto de
aparatos se realiza con propósitos que no son de instrucción, a menos que Festo Didactic haya ocasionado
dichos daños premeditadamente o con extrema negligencia.
© Festo Didactic 8023434 V
Prólogo
El sistema de enseñanza en materia de sistemas y técnica de automatización industrial de Festo se rige por
diversos planes de estudios y exigencias que plantean las profesiones correspondientes. En consecuencia,
los equipos didácticos están clasificados según los siguientes criterios:
• Conjuntos didácticos de orientación tecnológica
• Mecatrónica y automatización de procesos de fabricación
• Automatización de procesos continuos y sistemas de control
• Robótica móvil
• Equipos didácticos híbridos
El sistema para enseñanza de técnicas de automatización se actualiza y amplía regularmente, a la par que
avanzan los métodos utilizados en el sector didáctico y se introducen nuevas tecnologías en el sector
industrial.
Los equipos didácticos técnicos abordan los siguientes temas: neumática, electroneumática, hidráulica,
electrohidráulica, hidráulica proporcional, controles lógicos programables, sensores, electrotecnia,
electrónica y actuadores eléctricos.
Los equipos didácticos tienen una estructura modular, por lo que es posible dedicarse a aplicaciones que
rebasan lo previsto por cada uno de los equipos didácticos individuales. Por ejemplo, es posible trabajar
con controles lógicos programables utilizando actuadores neumáticos, hidráulicos y eléctricos.
VI © Festo Didactic 8023434
Todos los conjuntos didácticos incluyen lo siguiente:
• Hardware
• Medios
• Seminarios
Hardware
El hardware incluye componentes y equipos industriales que han sido adaptados para fines didácticos. La
selección de componentes de los equipos didácticos y su ejecución se realiza específicamente según los
proyectos previstos para cada nivel.
Medios
Los medios relacionados con cada tema se clasifican en teachware (material didáctico) y software. El
«teachware» orientado a la práctica, incluye lo siguiente:
• Libros técnicos y libros de enseñanza (publicaciones estándar para la adquisición de conocimientos de
carácter fundamental).
• Manuales de trabajo (con ejercicios prácticos, informaciones complementarias y soluciones modelo)
• Diccionarios, manuales, publicaciones técnicas (profundizan los temas técnicos)
• Transparencias y vídeos (para crear un entorno de estudio ilustrativo y activo)
• Pósters (para la representación esquematizada de temas técnicos)
El software incluye programas para las siguientes aplicaciones:
• Programas didácticos digitales (temas de estudio preparados didácticamente, aprovechando diversos
medios digitales)
• Software de simulación
• Software de visualización
• Software para la captación de datos de medición
• Software para diseño de proyectos y construcción
• Software de programación para controles lógicos programables
Los medios de estudio y enseñanza se ofrecen en varios idiomas. Fueron concebidos para la utilización en
clase, aunque también son apropiados para el estudio autodidacta.
Seminarios
Los contenidos que se abordan mediante los equipos didácticos se completan mediante una amplia oferta
de seminarios para la formación y el perfeccionamiento profesional.
¿Tiene alguna sugerencia o desea expresar una crítica en relación con el presente manual?
Envíe un e-mail a: [email protected]
Los autores y Festo Didactic están interesados en conocer su opinión.
© Festo Didactic 8023434 VII
Indicaciones de seguridad y utilización
Información general
• Los estudiantes únicamente podrán trabajar con los equipos en presencia de un instructor.
• Lea detenidamente las hojas de datos correspondientes a cada uno de los componentes y,
especialmente, respete las respectivas indicaciones de seguridad.
• Los fallos que podrían mermar la seguridad no deberían aparecer durante las clases, por lo que deberán
eliminarse de inmediato.
Electricidad
• ¡Peligro mortal en caso de ruptura del conductor protector!
– El cable protector (amarillo/verde) no deberá cortarse ni dentro ni fuera del equipo.
– No deberá dañarse o retirarse el aislamiento del cable protector.
• En plantas o talleres industriales deberán respetarse las normas de utilización de equipos eléctricos
definidas por las autoridades competentes.
• En centros de formación y en talleres de instrucción, el uso de unidades de conexión a la red eléctrica
deberá supervisarse por personal debidamente cualificado.
• Precaución
Los condensadores pueden estar cargados, aunque el aparato como tal haya sido separado de todas
las fuentes de tensión.
• Al sustituir fusibles, utilice únicamente fusibles apropiados y previstos para la intensidad nominal
correcta.
• Nunca conecte de inmediato la fuente de alimentación a la red eléctrica si estuvo almacenada en un
espacio de baja temperatura y si se pretende utilizarla en un espacio de temperatura ambiente mayor.
En determinadas circunstancias adversas, el condensado que se forma en estas condiciones podría
destruir la unidad. No conecte la fuente de alimentación hasta que alcance la temperatura ambiente.
• Al resolver las tareas utilice en los circuitos una tensión de funcionamiento máxima de +5 V AC.
• Establezca las conexiones únicamente si no está conectada la tensión.
• Separe las conexiones eléctricas únicamente tras haber desconectado la tensión.
• Utilice únicamente cables eléctricos provistos de conectores de seguridad.
• Al desconectar los cables, tire únicamente de los conectores de seguridad, nunca de los cables.
VIII © Festo Didactic 8023434
Equipo didáctico "Fundamentos de la técnica digital" (TP 1012)
El equipo didáctico TP 1012 incluye una gran cantidad de material para la enseñanza. Este equipo didáctico
TP 1012 aborda el tema de los Fundamentos de la técnica digital. Los componentes individuales del equipo
didáctico TP 1012 también pueden formar parte del contenido de otros equipos didácticos.
Componentes principales del TP 1012
• Laboratorio de estudio EduTrainer® con sistema de conexiones universales
• Conjunto de componentes de electrónica digital y cables de seguridad para laboratorios
• Tablero combinado, electrónica digital y sistemas de control EduTrainer®
• Instalaciones de laboratorio completas
Material didáctico
El material didáctico del equipo didáctico TP 1012 incluye manuales técnicos, manuales con tablas y un
manual de trabajo. Los manuales técnicos ofrecen explicaciones ilustrativas y claramente estructuradas de
los elementos fundamentales de la técnica digital. El manual de trabajo incluye las hojas de ejercicios, las
soluciones y un CD-ROM. El manual de trabajo se entrega con las hojas de ejercicios y de trabajo
correspondientes a cada tarea a resolver.
El equipo didáctico se entrega con hojas de datos correspondientes a los componentes del hardware.
Además, las hojas de datos también constan en el CD-ROM.
Medios
Manuales de textos
técnicos
Especialidad de electricidad y electrotécnica
Colección de tablas Electrotecnia/Electrónica
Manual de trabajo Fundamentos de la técnica digital
Cuadro general de los medios correspondientes al equipo didáctico TP 1012
El material didáctico se ofrece en varios idiomas. Los materiales didácticos disponibles constan en los
catálogos y en Internet.
© Festo Didactic 8023434 IX
Atribución de los ejercicios en función de los objetivos didácticos
Ejercicio 1: utilización de elementos lógicos básicos
• El estudiante conocerá las operaciones lógicas utilizadas con mayor frecuencia.
• El estudiante conocerá los símbolos más importantes.
• El estudiante podrá aplicar enunciados lógicos sencillos en circuitos.
Ejercicio 2: diseño y optimización de circuitos lógicos
• El estudiante conocerá las leyes de álgebra de Boole más importantes.
• El estudiante sabrá lo que son formas normales conjuntivas y disyuntivas.
• El estudiante podrá utilizar diagramas KV para simplificar circuitos.
Ejercicio 3: utilización del disparador Schmitt
• El estudiante sabrá lo que es un disparador Schmitt.
• El estudiante sabrá lo que es una histéresis.
• El estudiante sabrá como suprimir los rebotes de un pulsador.
• El estudiante podrá atribuir inequívocamente datos digitales con ruido.
Ejercicio 4: utilización de circuitos flip-flop
• El estudiante conocerá diversos tipos de circuitos flip-flop.
• El estudiante conocerá el significado y la utilización de los componentes.
• El estudiante sabrá incluir elementos de retardo en circuitos digitales.
Ejercicio 5: registro de señales
• El estudiante conocerá diversos tipos de flip-flops.
• El estudiante conocerá el significado y la utilización de los componentes.
• El estudiante sabrá incluir elementos de "memoria" en circuitos digitales.
Ejercicio 6: desarrollo de circuitos contadores
• El estudiante sabrá lo que son circuitos contadores síncronos y asíncronos.
• El estudiante sabrá cómo obtener un divisor de frecuencia.
• El estudiante podrá configurar circuitos contadores aditivos y sustractivos
• El estudiante podrá programar un contador.
Ejercicio 7: conversión y transmisión de datos
• El estudiante conocerá diversos tipos de registros de desplazamiento.
• El estudiante podrá transformar flujos de datos serie en flujos paralelos de datos, y viceversa.
Ejercicio 8: construcción de circuitos de cálculo
• El estudiante conocerá diversos tipos de circuitos incrementales.
X © Festo Didactic 8023434
Equipo didáctico
El manual de trabajo de Fundamentos de la técnica digital es apropiado para adquirir conocimientos sobre
la estructura, el funcionamiento y el comportamiento de circuitos con módulos digitales.
El conjunto didáctico de Fundamentos de la técnica digital (TP1012) contiene todos los módulos necesarios
para alcanzar los objetivos didácticos definidos. Para efectuar el montaje de los circuitos y evaluarlos se
necesitan adicionalmente multímetros digitales y cables de seguridad de laboratorio.
Conjunto de componentes Fundamentos de la técnica digital
Componente N° de referencia
Cantidad
Inversor / disparador Schmitt 760282 1
AND con 2 entradas 760283 1
OR con 2 entradas 760284 1
NAND con 2 entradas 760285 1
NOR con 2 entradas 760286 1
XOR con 2 entradas 760287 1
AND con cuatro entradas 760288 1
OR con cuatro entradas 760289 1
Barra de LEDs, 10 elementos 760290 1
Contador, 4 bit 760291 1
Display de 7 segmentos 760292 1
flip-flop RS 760293 1
flip-flop JK 760294 2
Registro de desplazamiento de 8 bit, paralelo-serie 760295 1
Registro de desplazamiento de 8 bit, serie-paralelo 760296 1
Sumador completo de 4 bit 760297 1
Selector/pulsador cuádruple, pulsador simple 760298 1
Conmutador HEX doble 760299 1
© Festo Didactic 8023434 XI
Símbolos de los componentes
Componente Símbolo gráfico Componente Símbolo gráfico
Inversor
A Q1
Disparador Schmitt
QI
AND con 2 entradas
A
BQ
&
OR con 2 entradas
A
BQ
≥1
NAND con 2 entradas
A
BQ
&
NOR con 2 entradas
A
BQ
≥1
XOR con 2 entradas
A
BQ
=1
flip-flop RS S
R
Q
Q
Flip-flop D Q
Q
D
C
flip-flop JK Q1J
C1
1K Q
Display de 7 segmentos BCD/DPY
1
8
4
2
BCD
Contador, 4 bit
CT=0
CTR4
+
0
1
2
3
CT
XII © Festo Didactic 8023434
Componente Símbolo gráfico Componente Símbolo gráfico
Registro de desplazamiento de
8 bit, paralelo-serie
M2
SRG8R
2,1D
C1/2
I1
I8
I7
I6
I5
I4
I3
I2
Q
Registro de desplazamiento de
8 bit, serie-paralelo
Q1
R
SRG8
1D
C1/
Q2
Q3
Q4
Q5
Q6
Q7
Q8
I
Sumador completo de 4 bit
0
1
3
20
1
3
2
0
1
3
2P
Q
CI CO
Σ
Σ
© Festo Didactic 8023434 XIII
Atribución de componentes en función de los ejercicios
Ejercicio 1 2 3 4 5 6 7 8
Componente
Inversor 1 3 1 1 2 4 1
Disparador Schmitt 1 1
AND con 2 entradas 3 2 1 3 4 2
OR con 2 entradas 3 2 1 1
NAND con 2 entradas 3 4 2
NOR con 2 entradas 1 2 1
XOR con 2 entradas 1 1 2
AND con cuatro entradas 3 1
OR con cuatro entradas 4 1
Barra de LEDs, 10 elementos 1 1 1 1 1 1 1 1
Contador, 4 bit 1 1
Display de 7 segmentos 1 1 1
flip-flop RS 4
flip-flop JK 1 4 4
Registro de desplazamiento de 8 bit, paralelo-serie 1
Registro de desplazamiento de 8 bit, serie-paralelo 1
Sumador completo de 4 bit 1
Selector/pulsador cuádruple, pulsador simple 1 1 1 1 1 1 1
Conmutador HEX doble 1 1 1
XIV © Festo Didactic 8023434
Informaciones para el instructor
Objetivos didácticos
El objetivo didáctico general del presente manual consiste en la adquisición de conocimientos sobre la
configuración de determinados circuitos básicos de la electrónica digital y sobre la forma de analizarlos. A
los contenidos pertenecen, entre otros, componentes lógicos elementales y circuitos lógicos, disparador
Schmitt, multivibradores, flip-flops, circuitos contadores, conversión de datos y circuitos de cálculo.
Duración aproximada
El tiempo necesario para desarrollar los ejercicios depende de los conocimientos previos de los alumnos.
Para cada ejercicio se necesitarán aproximadamente entre una hora y una hora y media.
Componentes del equipo didáctico
Los ejercicios y los componentes se corresponden. Para resolver los 8 ejercicios, únicamente se necesitan
los componentes del equipo didáctico TP 1012.
Normas
En el presente manual de trabajo se aplican las siguientes normas:
EN 60617-2 hasta EN 60617-13 Símbolos eléctricos normalizados
EN 81346-2 Sistemas industriales, instalaciones y equipos y productos industriales.
Principios de estructuración y designación de referencia
IEC 60364-1 Configuración de equipos de baja tensión: principios básicos,
(DIN VDE 0100-100) Definiciones, características generales, términos técnicos
IEC 60346-4-41 Configuración de equipos de baja tensión: medidas de protección –
(DIN VDE 0100-410) Protección contra descargas eléctricas
Identificaciones utilizadas en el manual de trabajo
Los textos con las soluciones y las informaciones complementarias en las representaciones gráficas
aparecen en color rojo.
Excepción: las indicaciones y las evaluaciones relacionadas con la corriente siempre aparecen en color rojo.
Las indicaciones y evaluaciones relacionadas con la tensión siempre aparecen en color azul.
Identificaciones utilizadas en la colección de ejercicios
Las partes que deben completarse en los textos aparecen marcadas con líneas o con celdas sombreadas en
las tablas.
Las gráficas que deben completarse están identificadas mediante un fondo tramado.
© Festo Didactic 8023434 XV
Soluciones
Las soluciones que se ofrecen en el presente manual de trabajo se obtuvieron llevando a cabo mediciones
de prueba. Por lo tanto, los resultados obtenidos por el instructor pueden ser diferentes.
Especialidades de estudio
El tema de los Fundamentos de la técnica digital es apropiado para el nivel básico de los estudios de
electrónica digital en centros de formación profesional.
Estructura de los ejercicios
La estructura metódica es la misma para todos los ocho ejercicios. Los ejercicios están estructurados de la
siguiente manera:
• Título
• Objetivos didácticos
• Descripción de la tarea a resolver
• Circuito o esquema de instalación
• Tarea
• Medios auxiliares
• Hojas de ejercicios
El manual de trabajo contiene las soluciones de las tareas incluidas en la colección de ejercicios.
Denominación de los componentes
La denominación de los componentes incluidos en los esquemas se ha establecido conforme a la norma
EN 81346-2. Dependiendo del componente específico, se agregan letras de identificación. Si un circuito
incluye varios componentes iguales, éstos están numerados correlativamente.
Resistencias: -R, -R1, -R2, ...
Condensadores: -C, -C1, -C2, …
Componentes de señales: -P, -P1, -P2, ...
Importante
Si las resistencias o condensadores se entienden como magnitudes físicas, la letra de identificación
aparece en cursiva (símbolo de fórmula). Si para la numeración es necesario utilizar cifras, éstas se
utilizan como índices y, por lo tanto, aparecen como subíndices.
XVI © Festo Didactic 8023434
Contenido del CD-ROM
El manual de trabajo está incluido en el CD-ROM adjunto en forma de archivo en formato pdf. El CD-ROM se
incluye en calidad de material didáctico complementario.
Estructura del contenido del CD-ROM:
• Instrucciones de utilización
• Imágenes
• Presentaciones
• Información sobre productos
Instrucciones de utilización
Instrucciones para la utilización apropiada de los diversos componentes incluidos en el equipo didáctico.
Estas instrucciones son útiles al efectuar el montaje y poner en funcionamiento los componentes
respectivos.
Imágenes
Mediante fotografías y representaciones gráficas se muestran aplicaciones reales. Estas imágenes pueden
aprovecharse para entender mejor la tarea a resolver en cada ejercicio. Además, pueden utilizarse para
ampliar y completar la presentación de proyectos.
Presentaciones
En esta carpeta se incluyen presentaciones resumidas de los componentes incluidos en el equipo didáctico.
Pueden utilizarse, por ejemplo, para incluirlas en las presentaciones sobre proyectos.
Información sobre productos
Se ofrecen informaciones del correspondiente fabricante sobre cada uno de los componentes
seleccionados. Esta forma de explicar estos componentes tiene la finalidad de demostrar cómo se presentan
los componentes en un catálogo industrial. Además, estas páginas incluyen informaciones complementarias
sobre los componentes.
© Festo Didactic 8023434 1
Índice
Tareas y soluciones
Ejercicio 1: Utilización de elementos lógicos básicos _____________________________________________ 3
Ejercicio 2: Diseño y optimización circuitos lógicos _____________________________________________ 27
Ejercicio 3: Utilización del disparador Schmitt _________________________________________________ 45
Ejercicio 4: Utilización de circuitos flip-flop ____________________________________________________ 55
Ejercicio 5: Registro de señales _____________________________________________________________ 67
Ejercicio 6: Desarrollo de circuitos contadores _________________________________________________ 91
Ejercicio 7: Conversión y transmisión de datos ________________________________________________ 107
Ejercicio 8: Construcción de circuitos de cálculo _______________________________________________ 115
2 © Festo Didactic 8023434
© Festo Didactic 8023434 3
Ejercicio 1 Utilización de elementos lógicos básicos
Objetivos didácticos
Una vez realizado este ejercicio, el estudiante habrá adquirido los conocimientos que se indican a
continuación y, por lo tanto, habrá alcanzado las metas didácticas correspondientes.
• El estudiante conocerá las operaciones lógicas utilizadas con mayor frecuencia.
• El estudiante conocerá los símbolos más importantes.
• El estudiante sabrá convertir expresiones lógicas sencillos en circuitos.
Descripción de la tarea a resolver
En una planta, un solo operario alimenta material a una prensa hidráulica y, a continuación, inicia le
operación de prensado. Con el fin de garantizar la seguridad del operario, la prensa deberá activarse
únicamente si el operario pulsa un botón de inicio con cada mano y, además, si la máquina detecta la
presencia del material con el sensor 1 o el sensor 2. A modo de protección adicional, el sistema analiza si la
barrera de luz incorporada ha sido interrumpida o no.
Esquema de situación
Prensa hidráulica
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
4 © Festo Didactic 8023434
Tareas a resolver
1. Infórmese sobre el significado de "estados binarios".
2. Conozca las formas de representar funciones lógicas.
3. Analice la función NOT.
4. Analice la función AND.
5. Analice la función OR.
6. Analice la función NAND.
7. Analice la función NOR.
8. Analice la función XOR.
9. Analice los enlaces con más de dos entradas.
10. Efectúe el montaje del sistema de control de la prensa hidráulica.
Medios auxiliares
• Manuales de textos técnicos
• Tablas con datos técnicos
• Instrucciones de utilización
• Hojas de datos
• Internet
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
© Festo Didactic 8023434 5
1. Estados binarios
Información – Estados binarios
En la electrónica digital únicamente se utilizan dos niveles de tensión:
• Nivel alto (inglés: high)
• Nivel bajo (inglés: low).
La tensión que realmente se utiliza para los dos niveles depende de la configuración y de los CI
utilizados. Tratándose de módulos TTL típicos, los niveles alto y bajo se encuentran en 5 V y 0 V (en
la actualidad se usa con frecuencia también una tensión de 3,3 V a modo de nivel alto).
Para abstraer de los niveles reales de tensión, los dos estados lógicos suelen denominarse
simplemente alto (high, en inglés) y bajo (low, en inglés) o, también, 1 y 0.
Denominaciones usuales para estados binarios
Denominación lógica Verdadero Falso
Nivel de tensión, español Alto Bajo
Nivel de tensión, inglés High Low
Forma binaria 1 0
Implementación Tensión alta Tensión baja
– En el conjunto de componentes de la electrónica digital se utilizan CI lógicos tipo 74 HCxx.
Determine para esta serie los niveles alto y bajo máximos en las entradas y salidas, suponiendo una
tensión de alimentación de 4,5 V y 6 V. Apunte los valores en la tabla.
Entrada (Input) Salida (output)
Tensión de alimentación Bajo VIL Alto VIH Bajo VOL Alto VOH
4,5 V 1,35 V 3,15 V 0,33 V 3,84 V
6 V 1,8 V 4,2 V 0,4 V 5,34 V
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
6 © Festo Didactic 8023434
2. Formas de representar funciones lógicas
Información – Funciones lógicas
En circuitos digitales suelen enlazarse varias entradas binarias con una salida binaria. Si, por
ejemplo, una máquina únicamente se pone en funcionamiento si se presionan los pulsadores A y B,
se trata de un enlace AND. Si es suficiente presionar uno de los dos pulsadores, se trata de un
enlace OR.
Los módulos electrónicos que se utilizan para obtener funciones lógicas se llaman también puertas
lógicas.
Para establecer relaciones lógicas de manera claramente estructurada entre varias señales de
entrada y una señal de salida correspondientemente atribuida, existen diversas formas de
representación que se explican a continuación.
• Tabla de verdad
En una tabla de verdad se muestra mediante texto la relación entre la entrada y la salida de un
enlace lógico. En relación con cada combinación posible de entradas se incluye un renglón en el
que se describen las correspondientes señales de entrada y la correspondiente señal de salida.
Entrada A Entrada B Salida (output)
bajo bajo bajo
bajo alto bajo
alto bajo bajo
alto alto alto
Tabla de verdad (extensa)
La siguiente forma es más corta, utilizándose las variables A y B para las entradas, y Q para la
salida. Los niveles lógicos únicamente se identifican con 1 o 0.
A B Q
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Tabla de verdad (abreviada)
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
© Festo Didactic 8023434 7
• Ecuación lógica
Una ecuación lógica es apropiada para representar un enlace lógico de manera más compacta
que con una tabla de verdad. La relación entre las señales de entrada y las señales de salida se
describe mediante una ecuación matemática:
ejemplos:
– Q = A AND B
– Q = A OR B
– Q = NOT A AND NOT B
A continuación se explican los símbolos matemáticos para los enlaces
AND, OR, NO.
• Símbolo
Para representar los circuitos mediante los esquemas usuales se utilizan símbolos
normalizados para las operaciones lógicas. En la siguiente tabla se muestran diversos símbolos
correspondientes al enlace AND, dependiendo de la norma que se aplique:
Norma internacional EN 60617-12
Norma estadounidense ANSI 91-1984
Norma antigua alemana DIN 40700
A
BQ
&
A
BQ
A
BQ
Símbolos para enlaces de AND
Nota
En las siguientes páginas únicamente se utilizarán los símbolos correspondientes a la norma
EN 60617-12.
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
8 © Festo Didactic 8023434
3. Función NO, inversor (inglés: NOT)
Información – Función NOT
El enlace lógico más sencillo con una sola señal de entrada y una señal de salida, es la función NOT,
normalmente denominada inversor. El inversor invierte el nivel lógico de la señal de entrada y así
genera un nivel bajo en la salida cuando hay un nivel alto en la entrada, y viceversa.
• Tabla de verdad
La tabla de verdad del enlace NOT es muy sencilla, ya que la variable de entrada A únicamente
puede asumir dos valores.
A Q
0 1
1 0
Tabla de verdad de la función NOT
• Ecuación lógica
En las ecuaciones lógicas, la inversión de la señal se identifica mediante una línea horizontal
por encima de la correspondiente variable de entrada:
Enlace NOT: Q = A
• Símbolo
En un circuito digital (esquema eléctrico), el inversor se representa mediante el siguiente
símbolo:
A Q1
Símbolo de la función NOT
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
© Festo Didactic 8023434 9
a) Haga un esquema de un circuito con un pulsador, un inversor y un LED. El LED deberá iluminarse
cuando no se presiona el pulsador.
b) Confeccione el circuito con los módulos.
Dibuje los cables de conexión necesarios.
Compruebe el funcionamiento correcto del circuito.
Marque con un aspa los ejercicios que solucionó correctamente.
0
1
2
4
760298
+5V
0V
3
1
2
3
4
0
7
6
5
+5V
0V760290
9
0 V
5 V
1
1
1
+5V
0V760282
8
0
3
789
456
21
Plano de montaje
Denominación Parámetro
Selector/pulsador cuádruple, pulsador simple Pulsador 0
Inversor / disparador Schmitt 1 inversor
Indicador de barras con 10 LED Entrada 0
Cables de laboratorio con conectores de seguridad tipo clavija de 2 mm
Lista de componentes
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
10 © Festo Didactic 8023434
4. Función Y (inglés: AND)
Información – Función AND
A diferencia del inversor, el enlace AND tiene dos entradas que regulan el nivel de la salida. La
salida es de nivel alto únicamente si en las dos entradas el nivel es alto.
• Tabla de verdad
La tabla de verdad y el enlace AND tiene cuatro líneas, ya que las dos variables de entrada A y B
admiten dos estados cada una. Exactamente cuando las dos entradas tienen un potencial de
nivel alto, en la salida hay un potencial de nivel alto.
A B Q
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Tabla de verdad de la función AND
• Ecuación lógica
La función AND de dos variables A y B se representa mediante una V invertida
entre las dos variables:
Función AND: Q = A B∧
• Símbolo
El símbolo expresa la función lógica mediante el símbolo de "et", palabra representada
por el enlace &:
A
BQ
&
Símbolo de la función AND
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
© Festo Didactic 8023434 11
a) Confeccione un circuito con dos pulsadores, un enlace AND y un LED. El LED deberá iluminarse cuando
se presionan los dos pulsadores.
b) Confeccione el circuito con los módulos.
Dibuje los cables de conexión necesarios.
Compruebe el funcionamiento correcto del circuito.
Marque con un aspa los ejercicios que solucionó correctamente.
0 V
5 V0
1
2
4
760298
+5V
0V
3
&
&
&
&
760283
+5V
0V
1
2
3
4
0
7
6
5
+5V
0V760290
9
8
0
3
789
456
21
Plano de montaje
Denominación Parámetro
Selector/pulsador cuádruple, pulsador simple Pulsadores 0 y 1
AND con 2 entradas 1 AND
Indicador de barras con 10 LED Entrada 0
Cables de laboratorio con conectores de seguridad tipo clavija de 2 mm
Lista de componentes
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
12 © Festo Didactic 8023434
5. Función O (inglés: OR)
Información – Función OR
Análogamente a la función AND, existe la función OR, en la que el nivel de salida es alto siempre
que el nivel de al menos una entrada es alto.
• Tabla de verdad
Al igual que el enlace AND, el enlace OR también tiene cuatro combinaciones posibles en sus
entradas. Sin embargo, la salida siempre tiene un nivel alto si por lo menos una de las dos
entradas tiene nivel alto.
A B Q
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
Tabla de verdad de la función OR
• Ecuación lógica
La función OR de dos variables A y B se representa mediante un símbolo en forma de V
entre las dos variables:
Función OR: ∨Q = A B
• Símbolo
A
BQ
≥1
Símbolo de la función OR
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
© Festo Didactic 8023434 13
a) Confeccione un circuito con dos pulsadores, un enlace OR y un LED. El LED deberá iluminarse cuando se
presiona por lo menos uno de los dos pulsadores.
b) Confeccione el circuito con los módulos.
Dibuje los cables de conexión necesarios.
Compruebe el funcionamiento correcto del circuito.
Marque con un aspa los ejercicios que solucionó correctamente.
0 V
5 V0
1
2
4
760298
+5V
0V
3
+5V
0V
1
2
3
4
0
7
6
5
+5V
0V760290
9
8
0
3
789
456
21
≥1
≥1
≥1
≥1
760284
Plano de montaje
Denominación Parámetro
Selector/pulsador cuádruple, pulsador simple Pulsadores 0 y 1
OR con 2 entradas 1 OR
Indicador de barras con 10 LED Entrada 0
Cables de laboratorio con conectores de seguridad tipo clavija de 2 mm
Lista de componentes
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
14 © Festo Didactic 8023434
6. Función NO-Y (inglés: NAND por NOT-AND)
Información – Función NAND
Además de las funciones básicas explicadas antes, con frecuencia también se utiliza la negación de
AND y de OR. La negación (o inversión) significa en este caso que el nivel de salida real se invierte
con un módulo de NOT.
• Tabla de verdad
Haciendo una comparación con la tabla de verdad y el enlace AND, se aprecia que la función
NAND entrega exactamente la señal de salida invertida
A B Q
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Tabla de verdad de la función NAND
• Ecuación lógica
En las ecuaciones lógicas se utiliza el mismo símbolo que en el caso del enlace AND.
La línea de negación encima de todo el cálculo se refiere al paso de inversión final.
Función NAND: Q = A B∧
• Símbolo
A
BQ
&
Símbolo de la función NAND
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
© Festo Didactic 8023434 15
a) Confeccione un circuito con dos pulsadores, un enlace NAND y un LED. El LED deberá apagarse cuando
se presionan los dos pulsadores.
b) Confeccione el circuito con los módulos.
Dibuje los cables de conexión necesarios.
Compruebe el funcionamiento correcto del circuito.
Marque con un aspa los ejercicios que solucionó correctamente.
0 V
5 V0
1
2
4
760298
+5V
0V
3
&
&
&
&
1
2
3
4
0
7
6
5
+5V
0V760290
9
8
0
3
789
456
21
760285
+5V
0V
Plano de montaje
Denominación Parámetro
Selector/pulsador cuádruple, pulsador simple Pulsadores 0 y 1
NAND con 2 entradas Un NAND
Indicador de barras con 10 LED Entrada 0
Cables de laboratorio con conectores de seguridad tipo clavija de 2 mm
Lista de componentes
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
16 © Festo Didactic 8023434
7. Función NO-O (inglés: NOR por NOT-OR)
Información – Función NOR
Análogamente a lo que sucede con la función NAND, la función NOR es una función OR con un
módulo NOT agregado.
• Tabla de verdad
La función NOR entrega una señal de nivel alto en la salida si las dos entradas tienen señales
de nivel bajo.
A B Q
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0
Tabla de verdad de la función NOR
• Ecuación lógica
En las ecuaciones lógicas se aprecia el enlace OR de A y B, seguido de la negación de todo.
Función NOR: Q = A B∨
• Símbolo
A
BQ
≥1
Símbolo de la función NOR
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
© Festo Didactic 8023434 17
a) Confeccione un circuito con dos pulsadores, un enlace NOR y un LED. El LED deberá apagarse cuando se
presiona por lo menos uno de los dos pulsadores.
b) Confeccione el circuito con los módulos.
Dibuje los cables de conexión necesarios.
Compruebe el funcionamiento correcto del circuito.
Marque con un aspa los ejercicios que solucionó correctamente.
0 V
5 V0
1
2
4
760298
+5V
0V
3
1
2
3
4
0
7
6
5
+5V
0V760290
9
8
0
3
789
456
21
+5V
0V
≥1
≥1
≥1
≥1
760286
Plano de montaje
Denominación Parámetro
Selector/pulsador cuádruple, pulsador simple Pulsadores 0 y 1
NOR con 2 entradas Un NOR
Indicador de barras con 10 LED Entrada 0
Cables de laboratorio con conectores de seguridad tipo clavija de 2 mm
Lista de componentes
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
18 © Festo Didactic 8023434
8. Función OR exclusiva o XOR (inglés: XOR por "Exclusive OR")
Información – Función XOR
En el caso de la así llamada función XOR, la salida es de nivel alto si hay un nivel alto en una de las
dos entradas. Si en las dos se tienen los mismos niveles, la salida es de nivel bajo. Por lo tanto, la
función XOR corresponde a la función OR, aunque se excluye el caso de que las dos entradas sean
de nivel alto. De allí el nombre de O exclusivo (exclusive OR).
• Tabla de verdad
La función XOR entrega una señal de nivel alto en la salida si una de las dos entradas tienen
señales de nivel alto.
A B Q
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Tabla de verdad de la función XOR
• Ecuación lógica
La función XOR de A y B se representa en la ecuación lógica por el operador compuesto de un
círculo marcado con una cruz.
La función XOR: Q = A B⊕
• Símbolo
A
BQ
=1
Símbolo de la función XOR
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
© Festo Didactic 8023434 19
a) Dibuje el circuito con dos pulsadores, un enlace XOR y un LED. El LED deberá iluminarse exactamente
cuando se presiona uno de los dos pulsadores.
b) Confeccione el circuito con los módulos.
Dibuje los cables de conexión necesarios.
Compruebe el funcionamiento correcto del circuito.
Marque con un aspa los ejercicios que solucionó correctamente.
0 V
5 V0
1
2
4
760298
+5V
0V
3
+5V
0V
1
2
3
4
0
7
6
5
+5V
0V760290
9
8
0
3
789
456
21
760287
=1
=1
=1
=1
Plano de montaje
Denominación Parámetro
Selector/pulsador cuádruple, pulsador simple Pulsadores 0 y 1
XOR con 2 entradas Un XOR
Indicador de barras con 10 LED Entrada 0
Cables de laboratorio con conectores de seguridad tipo clavija de 2 mm
Lista de componentes
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
20 © Festo Didactic 8023434
9. Puertas con más de dos entradas
Información – Módulos con más de dos entradas
Además de los enlaces con dos entradas, en la práctica con frecuencia también se utilizan módulos
con más de dos entradas. Por lo general se trata de puertas con tres o cuatro entradas, aunque
también pueden ser ocho entradas.
• Tabla de verdad
Con cada entrada adicional se duplica la cantidad de líneas en la tabla de verdad.
En el caso de un enlace con tres entradas, ya se obtienen 8 estados diferentes. Con cuatro
entradas, son 16. Analicemos la tabla de verdad del enlace AND con tres entradas. Al igual que
en el caso anterior, también en este caso la señal es de nivel alto en la salida si todas las
entradas tienen nivel alto.
A B C Q
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
Tabla de verdad de AND con tres entradas
• Ecuación lógica
A más tardar tratándose de una puerta AND con cuatro entradas resulta evidente que la
anotación de operaciones lógicas en una tabla de verdad es muy complicada. Especialmente si
la relación entre las entradas y las salidas puede describirse de manera relativamente sencilla,
tal como sucede en el caso de AND. La representación mediante una ecuación lógica siempre es
relativamente sencilla, independientemente de la cantidad de entradas:
Función AND con tres entradas: Q = A B C∧ ∧
Función NOR con cuatro entradas: Q= A B C D∨ ∨ ∨
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
© Festo Didactic 8023434 21
• Símbolo
Al agregar salidas, el símbolo se amplía lógicamente. Por ejemplo, el símbolo de AND con tres
entradas es el siguiente:
A
B Q
&
C
Símbolo de la función AND con tres entradas
a) Dibuje el circuito en el que un AND de cuatro entradas únicamente se obtiene mediante puertas AND de
dos entradas. Confeccione el circuito y compruebe su funcionamiento. Complete la siguiente tabla.
Marque con un aspa los ejercicios que solucionó correctamente.
Denominación Parámetro
Selector/pulsador cuádruple, pulsador simple Pulsadores 0, 1, 2 y 3
AND con 2 entradas 3 AND
Indicador de barras con 10 LED Entrada 0
Cables de laboratorio con conectores de seguridad tipo clavija de 2 mm
Lista de componentes
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
22 © Festo Didactic 8023434
b) Dibuje el circuito que implemente un NOR de cuatro entradas con puertas OR de dos entradas y un
inversor. Confeccione el circuito y compruebe su funcionamiento. Complete la siguiente tabla.
Marque con un aspa los ejercicios que solucionó correctamente.
Denominación Parámetro
Selector/pulsador cuádruple, pulsador simple Pulsadores 0, 1, 2 y 3
OR con 2 entradas 3 OR
Inversor / disparador Schmitt Un inversor
Indicador de barras con 10 LED Entrada 0
Cables de laboratorio con conectores de seguridad tipo clavija de 2 mm
Lista de componentes
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
© Festo Didactic 8023434 23
c) Dibuje el circuito en el que un OR de dos entradas únicamente se obtiene mediante puertas NAND de
dos entradas. Confeccione el circuito y compruebe su funcionamiento. Complete la siguiente tabla.
Marque con un aspa los ejercicios que solucionó correctamente.
Denominación Parámetro
Selector/pulsador cuádruple, pulsador simple Pulsadores 0 y 1
NAND con 2 entradas 3 NAND
Indicador de barras con 10 LED Entrada 0
Cables de laboratorio con conectores de seguridad tipo clavija de 2 mm
Lista de componentes
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
24 © Festo Didactic 8023434
d) Confeccione una tabla de verdad con tres columnas para las entradas A, B y C, así como con tres
columnas para las salidas Q1, Q2 y Q3. Deberá valer lo siguiente:
– Q1 A B C= ∨ ∨ ,
– Q2 A B C= ∧ ∧ y
– Q3 A B C= ⊕ ⊕ .
A B C Q1 Q2 Q3
0 0 0 0 1 0
0 0 1 1 1 1
0 1 0 1 1 1
0 1 1 1 1 0
1 0 0 1 1 1
1 0 1 1 1 0
1 1 0 1 1 0
1 1 1 1 0 0
e) Verifique sus tablas de valores confeccionando los circuitos correspondientes con los enlaces lógicos
respectivos de las entradas.
¿Qué circuitos utilizó usted? Complete la siguiente tabla.
Marque con un aspa los ejercicios que solucionó correctamente.
Q1: función OR, 1 x OR con 4 entradas
Q2: función NAND, 2 x NAND con 2 entradas, 1 x OR con 2 entradas
Q3: Función XOR, 3 x XOR con 2 entradas
Denominación Parámetro
Selector/pulsador cuádruple, pulsador simple Pulsadores 0, 1, y 2
OR con 4 entradas 1 OR, 4ª entrada 0 V
NAND con 2 entradas 2 NAND, 4ª entrada 5 V
XOR con 2 entradas 3 XOR, 4ª entrada 0 V
Indicador de barras con 10 LED Entrada 0
Cables de laboratorio con conectores de seguridad tipo clavija de 2 mm
Lista de componentes
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
© Festo Didactic 8023434 25
10. Combinación de diversas puertas lógicas
Información – Combinación de operaciones lógicas
En aplicaciones reales suele necesitarse una combinación de funciones lógicas para obtener el
comportamiento necesario.
a) Configure un circuito para que la prensa hidráulica cumpla los requisitos planteados al principio. Es
decir, la prensa únicamente podrá activarse si se cumplen las condiciones que se indican a
continuación:
• Si se pulsan simultáneamente los dos pulsadores de START S1 y S2
• y, además, si el material colocado en la prensa es detectado por el sensor B1 o por el sensor B2.
• Adicionalmente, la barrera de luz B3 no debe emitir señal alguna.
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
26 © Festo Didactic 8023434
b) Efectúe el montaje del circuito y compruebe su funcionamiento. Las diversas combinaciones de
entradas se simulan con conmutadores y/o pulsadores. El estado de la prensa se simula con un LED.
Complete la siguiente tabla.
Marque con un aspa los ejercicios que solucionó correctamente.
Denominación Parámetro
Selector/pulsador cuádruple, pulsador simple Pulsador 0, 1, 2, 3 y 4
AND con 2 entradas 3 AND
XOR con 2 entradas 1 XOR
Inversor / disparador Schmitt Un inversor
Indicador de barras con 10 LED Entrada 0
Cables de laboratorio con conectores de seguridad tipo clavija de 2 mm
Lista de componentes
© Festo Didactic 8023434 1
Índice
Tareas y hojas de trabajo
Ejercicio 1: Utilización de elementos lógicos básicos _____________________________________________ 3
Ejercicio 2: Diseño y optimización circuitos lógicos _____________________________________________ 27
Ejercicio 3: Utilización del disparador Schmitt _________________________________________________ 45
Ejercicio 4: Utilización de circuitos flip-flop ____________________________________________________ 55
Ejercicio 5: Registro de señales _____________________________________________________________ 67
Ejercicio 6: Desarrollo de circuitos contadores _________________________________________________ 91
Ejercicio 7: Conversión y transmisión de datos ________________________________________________ 107
Ejercicio 8: Construcción de circuitos de cálculo _______________________________________________ 115
2 © Festo Didactic 8023434
© Festo Didactic 8023434 3
Ejercicio 1 Utilización de elementos lógicos básicos
Objetivos didácticos
Una vez realizado este ejercicio, el estudiante habrá adquirido los conocimientos que se indican a
continuación y, por lo tanto, habrá alcanzado las metas didácticas correspondientes.
• El estudiante conocerá las operaciones lógicas utilizadas con mayor frecuencia.
• El estudiante conocerá los símbolos más importantes.
• El estudiante sabrá convertir expresiones lógicas sencillos en circuitos.
Descripción de la tarea a resolver
En una planta, un solo operario alimenta material a una prensa hidráulica y, a continuación, inicia le
operación de prensado. Con el fin de garantizar la seguridad del operario, la prensa deberá activarse
únicamente si el operario pulsa un botón de inicio con cada mano y, además, si la máquina detecta la
presencia del material con el sensor 1 o el sensor 2. A modo de protección adicional, el sistema analiza si la
barrera de luz incorporada ha sido interrumpida o no.
Esquema de situación
Prensa hidráulica
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
4 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ © Festo Didactic 8023434
Tareas a resolver
1. Infórmese sobre el significado de "estados binarios".
2. Conozca las formas de representar funciones lógicas.
3. Analice la función NOT.
4. Analice la función AND.
5. Analice la función OR.
6. Analice la función NAND.
7. Analice la función NOR.
8. Analice la función XOR.
9. Analice los enlaces con más de dos entradas.
10. Efectúe el montaje del sistema de control de la prensa hidráulica.
Medios auxiliares
• Manuales de textos técnicos
• Tablas con datos técnicos
• Instrucciones de utilización
• Hojas de datos
• Internet
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
© Festo Didactic 8023434 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ 5
1. Estados binarios
Información – Estados binarios
En la electrónica digital únicamente se utilizan dos niveles de tensión:
• Nivel alto (inglés: high)
• Nivel bajo (inglés: low).
La tensión que realmente se utiliza para los dos niveles depende de la configuración y de los CI
utilizados. Tratándose de módulos TTL típicos, los niveles alto y bajo se encuentran en 5 V y 0 V (en
la actualidad se usa con frecuencia también una tensión de 3,3 V a modo de nivel alto).
Para abstraer de los niveles reales de tensión, los dos estados lógicos suelen denominarse
simplemente alto (high, en inglés) y bajo (low, en inglés) o, también, 1 y 0.
Denominaciones usuales para estados binarios
Denominación lógica Verdadero Falso
Nivel de tensión, español Alto Bajo
Nivel de tensión, inglés High Low
Forma binaria 1 0
Implementación Tensión alta Tensión baja
– En el conjunto de componentes de la electrónica digital se utilizan CI lógicos tipo 74 HCxx.
Determine para esta serie los niveles alto y bajo máximos en las entradas y salidas, suponiendo una
tensión de alimentación de 4,5 V y 6 V. Apunte los valores en la tabla.
Entrada (Input) Salida (output)
Tensión de alimentación Bajo VIL Alto VIH Bajo VOL Alto VOH
4,5 V
6 V
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
6 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ © Festo Didactic 8023434
2. Formas de representar funciones lógicas
Información – Funciones lógicas
En circuitos digitales suelen enlazarse varias entradas binarias con una salida binaria. Si, por
ejemplo, una máquina únicamente se pone en funcionamiento si se presionan los pulsadores A y B,
se trata de un enlace AND. Si es suficiente presionar uno de los dos pulsadores, se trata de un
enlace OR.
Los módulos electrónicos que se utilizan para obtener funciones lógicas se llaman también puertas
lógicas.
Para establecer relaciones lógicas de manera claramente estructurada entre varias señales de
entrada y una señal de salida correspondientemente atribuida, existen diversas formas de
representación que se explican a continuación.
• Tabla de verdad
En una tabla de verdad se muestra mediante texto la relación entre la entrada y la salida de un
enlace lógico. En relación con cada combinación posible de entradas se incluye un renglón en el
que se describen las correspondientes señales de entrada y la correspondiente señal de salida.
Entrada A Entrada B Salida (output)
bajo bajo bajo
bajo alto bajo
alto bajo bajo
alto alto alto
Tabla de verdad (extensa)
La siguiente forma es más corta, utilizándose las variables A y B para las entradas, y Q para la
salida. Los niveles lógicos únicamente se identifican con 1 o 0.
A B Q
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Tabla de verdad (abreviada)
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
© Festo Didactic 8023434 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ 7
• Ecuación lógica
Una ecuación lógica es apropiada para representar un enlace lógico de manera más compacta
que con una tabla de verdad. La relación entre las señales de entrada y las señales de salida se
describe mediante una ecuación matemática:
ejemplos:
– Q = A AND B
– Q = A OR B
– Q = NOT A AND NOT B
A continuación se explican los símbolos matemáticos para los enlaces
AND, OR, NO.
• Símbolo
Para representar los circuitos mediante los esquemas usuales se utilizan símbolos
normalizados para las operaciones lógicas. En la siguiente tabla se muestran diversos símbolos
correspondientes al enlace AND, dependiendo de la norma que se aplique:
Norma internacional EN 60617-12
Norma estadounidense ANSI 91-1984
Norma antigua alemana DIN 40700
A
BQ
&
A
BQ
A
BQ
Símbolos para enlaces de AND
Nota
En las siguientes páginas únicamente se utilizarán los símbolos correspondientes a la norma
EN 60617-12.
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
8 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ © Festo Didactic 8023434
3. Función NO, inversor (inglés: NOT)
Información – Función NOT
El enlace lógico más sencillo con una sola señal de entrada y una señal de salida, es la función NOT,
normalmente denominada inversor. El inversor invierte el nivel lógico de la señal de entrada y así
genera un nivel bajo en la salida cuando hay un nivel alto en la entrada, y viceversa.
• Tabla de verdad
La tabla de verdad del enlace NOT es muy sencilla, ya que la variable de entrada A únicamente
puede asumir dos valores.
A Q
0 1
1 0
Tabla de verdad de la función NOT
• Ecuación lógica
En las ecuaciones lógicas, la inversión de la señal se identifica mediante una línea horizontal
por encima de la correspondiente variable de entrada:
Enlace NOT: Q = A
• Símbolo
En un circuito digital (esquema eléctrico), el inversor se representa mediante el siguiente
símbolo:
A Q1
Símbolo de la función NOT
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
© Festo Didactic 8023434 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ 9
a) Haga un esquema de un circuito con un pulsador, un inversor y un LED. El LED deberá iluminarse
cuando no se presiona el pulsador.
5 V 0 V
b) Confeccione el circuito con los módulos.
Dibuje los cables de conexión necesarios.
Compruebe el funcionamiento correcto del circuito.
Marque con un aspa los ejercicios que solucionó correctamente.
0
1
2
4
760298
+5V
0V
3
1
2
3
4
0
7
6
5
+5V
0V760290
9
0 V
5 V
1
1
1
+5V
0V760282
8
0
3
789
456
21
Plano de montaje
Denominación Parámetro
Selector/pulsador cuádruple, pulsador simple Pulsador 0
Inversor / disparador Schmitt 1 inversor
Indicador de barras con 10 LED Entrada 0
Cables de laboratorio con conectores de seguridad tipo clavija de 2 mm
Lista de componentes
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
10 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ © Festo Didactic 8023434
4. Función Y (inglés: AND)
Información – Función AND
A diferencia del inversor, el enlace AND tiene dos entradas que regulan el nivel de la salida. La
salida es de nivel alto únicamente si en las dos entradas el nivel es alto.
• Tabla de verdad
La tabla de verdad y el enlace AND tiene cuatro líneas, ya que las dos variables de entrada A y B
admiten dos estados cada una. Exactamente cuando las dos entradas tienen un potencial de
nivel alto, en la salida hay un potencial de nivel alto.
A B Q
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Tabla de verdad de la función AND
• Ecuación lógica
La función AND de dos variables A y B se representa mediante una V invertida
entre las dos variables:
Función AND: Q = A B∧
• Símbolo
El símbolo expresa la función lógica mediante el símbolo de "et", palabra representada
por el enlace &:
A
BQ
&
Símbolo de la función AND
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
© Festo Didactic 8023434 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ 11
a) Confeccione un circuito con dos pulsadores, un enlace AND y un LED. El LED deberá iluminarse cuando
se presionan los dos pulsadores.
5 V
0 V
5 V
b) Confeccione el circuito con los módulos.
Dibuje los cables de conexión necesarios.
Compruebe el funcionamiento correcto del circuito.
Marque con un aspa los ejercicios que solucionó correctamente.
0 V
5 V0
1
2
4
760298
+5V
0V
3
&
&
&
&
760283
+5V
0V
1
2
3
4
0
7
6
5
+5V
0V760290
9
8
0
3
789
456
21
Plano de montaje
Denominación Parámetro
Selector/pulsador cuádruple, pulsador simple Pulsadores 0 y 1
AND con 2 entradas 1 AND
Indicador de barras con 10 LED Entrada 0
Cables de laboratorio con conectores de seguridad tipo clavija de 2 mm
Lista de componentes
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
12 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ © Festo Didactic 8023434
5. Función O (inglés: OR)
Información – Función OR
Análogamente a la función AND, existe la función OR, en la que el nivel de salida es alto siempre
que el nivel de al menos una entrada es alto.
• Tabla de verdad
Al igual que el enlace AND, el enlace OR también tiene cuatro combinaciones posibles en sus
entradas. Sin embargo, la salida siempre tiene un nivel alto si por lo menos una de las dos
entradas tiene nivel alto.
A B Q
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
Tabla de verdad de la función OR
• Ecuación lógica
La función OR de dos variables A y B se representa mediante un símbolo en forma de V
entre las dos variables:
Función OR: ∨Q = A B
• Símbolo
A
BQ
≥1
Símbolo de la función OR
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
© Festo Didactic 8023434 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ 13
a) Confeccione un circuito con dos pulsadores, un enlace OR y un LED. El LED deberá iluminarse cuando se
presiona por lo menos uno de los dos pulsadores.
5 V
0 V
5 V
b) Confeccione el circuito con los módulos.
Dibuje los cables de conexión necesarios.
Compruebe el funcionamiento correcto del circuito.
Marque con un aspa los ejercicios que solucionó correctamente.
0 V
5 V0
1
2
4
760298
+5V
0V
3
+5V
0V
1
2
3
4
0
7
6
5
+5V
0V760290
9
8
0
3
789
456
21
≥1
≥1
≥1
≥1
760284
Plano de montaje
Denominación Parámetro
Selector/pulsador cuádruple, pulsador simple Pulsadores 0 y 1
OR con 2 entradas 1 OR
Indicador de barras con 10 LED Entrada 0
Cables de laboratorio con conectores de seguridad tipo clavija de 2 mm
Lista de componentes
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
14 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ © Festo Didactic 8023434
6. Función NO-Y (inglés: NAND por NOT-AND)
Información – Función NAND
Además de las funciones básicas explicadas antes, con frecuencia también se utiliza la negación de
AND y de OR. La negación (o inversión) significa en este caso que el nivel de salida real se invierte
con un módulo de NOT.
• Tabla de verdad
Haciendo una comparación con la tabla de verdad y el enlace AND, se aprecia que la función
NAND entrega exactamente la señal de salida invertida
A B Q
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Tabla de verdad de la función NAND
• Ecuación lógica
En las ecuaciones lógicas se utiliza el mismo símbolo que en el caso del enlace AND.
La línea de negación encima de todo el cálculo se refiere al paso de inversión final.
Función NAND: Q = A B∧
• Símbolo
A
BQ
&
Símbolo de la función NAND
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
© Festo Didactic 8023434 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ 15
a) Confeccione un circuito con dos pulsadores, un enlace NAND y un LED. El LED deberá apagarse cuando
se presionan los dos pulsadores.
5 V
0 V
5 V
b) Confeccione el circuito con los módulos.
Dibuje los cables de conexión necesarios.
Compruebe el funcionamiento correcto del circuito.
Marque con un aspa los ejercicios que solucionó correctamente.
0 V
5 V0
1
2
4
760298
+5V
0V
3
&
&
&
&
1
2
3
4
0
7
6
5
+5V
0V760290
9
8
0
3
789
456
21
760285
+5V
0V
Plano de montaje
Denominación Parámetro
Selector/pulsador cuádruple, pulsador simple Pulsadores 0 y 1
NAND con 2 entradas Un NAND
Indicador de barras con 10 LED Entrada 0
Cables de laboratorio con conectores de seguridad tipo clavija de 2 mm
Lista de componentes
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
16 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ © Festo Didactic 8023434
7. Función NO-O (inglés: NOR por NOT-OR)
Información – Función NOR
Análogamente a lo que sucede con la función NAND, la función NOR es una función OR con un
módulo NOT agregado.
• Tabla de verdad
La función NOR entrega una señal de nivel alto en la salida si las dos entradas tienen señales
de nivel bajo.
A B Q
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0
Tabla de verdad de la función NOR
• Ecuación lógica
En las ecuaciones lógicas se aprecia el enlace OR de A y B, seguido de la negación de todo.
Función NOR: Q = A B∨
• Símbolo
A
BQ
≥1
Símbolo de la función NOR
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
© Festo Didactic 8023434 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ 17
a) Confeccione un circuito con dos pulsadores, un enlace NOR y un LED. El LED deberá apagarse cuando se
presiona por lo menos uno de los dos pulsadores.
5 V
0 V
5 V
b) Confeccione el circuito con los módulos.
Dibuje los cables de conexión necesarios.
Compruebe el funcionamiento correcto del circuito.
Marque con un aspa los ejercicios que solucionó correctamente.
0 V
5 V0
1
2
4
760298
+5V
0V
3
1
2
3
4
0
7
6
5
+5V
0V760290
9
8
0
3
789
456
21
+5V
0V
≥1
≥1
≥1
≥1
760286
Plano de montaje
Denominación Parámetro
Selector/pulsador cuádruple, pulsador simple Pulsadores 0 y 1
NOR con 2 entradas Un NOR
Indicador de barras con 10 LED Entrada 0
Cables de laboratorio con conectores de seguridad tipo clavija de 2 mm
Lista de componentes
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
18 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ © Festo Didactic 8023434
8. Función OR exclusiva o XOR (inglés: XOR por "Exclusive OR")
Información – Función XOR
En el caso de la así llamada función XOR, la salida es de nivel alto si hay un nivel alto en una de las
dos entradas. Si en las dos se tienen los mismos niveles, la salida es de nivel bajo. Por lo tanto, la
función XOR corresponde a la función OR, aunque se excluye el caso de que las dos entradas sean
de nivel alto. De allí el nombre de O exclusivo (exclusive OR).
• Tabla de verdad
La función XOR entrega una señal de nivel alto en la salida si una de las dos entradas tienen
señales de nivel alto.
A B Q
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Tabla de verdad de la función XOR
• Ecuación lógica
La función XOR de A y B se representa en la ecuación lógica por el operador compuesto de un
círculo marcado con una cruz.
La función XOR: Q = A B⊕
• Símbolo
A
BQ
=1
Símbolo de la función XOR
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
© Festo Didactic 8023434 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ 19
a) Dibuje el circuito con dos pulsadores, un enlace XOR y un LED. El LED deberá iluminarse exactamente
cuando se presiona uno de los dos pulsadores.
5 V
0 V
5 V
b) Confeccione el circuito con los módulos.
Dibuje los cables de conexión necesarios.
Compruebe el funcionamiento correcto del circuito.
Marque con un aspa los ejercicios que solucionó correctamente.
0 V
5 V0
1
2
4
760298
+5V
0V
3
+5V
0V
1
2
3
4
0
7
6
5
+5V
0V760290
9
8
0
3
789
456
21
760287
=1
=1
=1
=1
Plano de montaje
Denominación Parámetro
Selector/pulsador cuádruple, pulsador simple Pulsadores 0 y 1
XOR con 2 entradas Un XOR
Indicador de barras con 10 LED Entrada 0
Cables de laboratorio con conectores de seguridad tipo clavija de 2 mm
Lista de componentes
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
20 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ © Festo Didactic 8023434
9. Puertas con más de dos entradas
Información – Módulos con más de dos entradas
Además de los enlaces con dos entradas, en la práctica con frecuencia también se utilizan módulos
con más de dos entradas. Por lo general se trata de puertas con tres o cuatro entradas, aunque
también pueden ser ocho entradas.
• Tabla de verdad
Con cada entrada adicional se duplica la cantidad de líneas en la tabla de verdad.
En el caso de un enlace con tres entradas, ya se obtienen 8 estados diferentes. Con cuatro
entradas, son 16. Analicemos la tabla de verdad del enlace AND con tres entradas. Al igual que
en el caso anterior, también en este caso la señal es de nivel alto en la salida si todas las
entradas tienen nivel alto.
A B C Q
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
Tabla de verdad de AND con tres entradas
• Ecuación lógica
A más tardar tratándose de una puerta AND con cuatro entradas resulta evidente que la
anotación de operaciones lógicas en una tabla de verdad es muy complicada. Especialmente si
la relación entre las entradas y las salidas puede describirse de manera relativamente sencilla,
tal como sucede en el caso de AND. La representación mediante una ecuación lógica siempre es
relativamente sencilla, independientemente de la cantidad de entradas:
Función AND con tres entradas: Q = A B C∧ ∧
Función NOR con cuatro entradas: Q= A B C D∨ ∨ ∨
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
© Festo Didactic 8023434 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ 21
• Símbolo
Al agregar salidas, el símbolo se amplía lógicamente. Por ejemplo, el símbolo de AND con tres
entradas es el siguiente:
A
B Q
&
C
Símbolo de la función AND con tres entradas
a) Dibuje el circuito en el que un AND de cuatro entradas únicamente se obtiene mediante puertas AND de
dos entradas. Confeccione el circuito y compruebe su funcionamiento. Complete la siguiente tabla.
Marque con un aspa los ejercicios que solucionó correctamente.
5 V
0 V
5 V
5 V
5 V
Denominación Parámetro
Selector/pulsador cuádruple, pulsador simple
Indicador de barras con 10 LED
Cables de laboratorio con conectores de seguridad tipo clavija de 2 mm
Lista de componentes
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
22 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ © Festo Didactic 8023434
b) Dibuje el circuito que implemente un NOR de cuatro entradas con puertas OR de dos entradas y un
inversor. Confeccione el circuito y compruebe su funcionamiento. Complete la siguiente tabla.
Marque con un aspa los ejercicios que solucionó correctamente.
5 V
0 V
5 V
5 V
5 V
Denominación Parámetro
Selector/pulsador cuádruple, pulsador simple
Indicador de barras con 10 LED
Cables de laboratorio con conectores de seguridad tipo clavija de 2 mm
Lista de componentes
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
© Festo Didactic 8023434 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ 23
c) Dibuje el circuito en el que un OR de dos entradas únicamente se obtiene mediante puertas NAND de
dos entradas. Confeccione el circuito y compruebe su funcionamiento. Complete la siguiente tabla.
Marque con un aspa los ejercicios que solucionó correctamente.
0 V
5 V
5 V
Denominación Parámetro
Selector/pulsador cuádruple, pulsador simple
Indicador de barras con 10 LED
Cables de laboratorio con conectores de seguridad tipo clavija de 2 mm
Lista de componentes
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
24 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ © Festo Didactic 8023434
d) Confeccione una tabla de verdad con tres columnas para las entradas A, B y C, así como con tres
columnas para las salidas Q1, Q2 y Q3. Deberá valer lo siguiente:
– Q1 A B C= ∨ ∨ ,
– Q2 A B C= ∧ ∧ y
– Q3 A B C= ⊕ ⊕ .
A B C Q1 Q2 Q3
0 0 0
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 1
1 1 0
1 1 1
e) Verifique sus tablas de valores confeccionando los circuitos correspondientes con los enlaces lógicos
respectivos de las entradas.
¿Qué circuitos utilizó usted? Complete la siguiente tabla.
Marque con un aspa los ejercicios que solucionó correctamente.
Denominación Parámetro
Selector/pulsador cuádruple, pulsador simple
Indicador de barras con 10 LED
Cables de laboratorio con conectores de seguridad tipo clavija de 2 mm
Lista de componentes
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
© Festo Didactic 8023434 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ 25
10. Combinación de diversas puertas lógicas
Información – Combinación de operaciones lógicas
En aplicaciones reales suele necesitarse una combinación de funciones lógicas para obtener el
comportamiento necesario.
a) Configure un circuito para que la prensa hidráulica cumpla los requisitos planteados al principio. Es
decir, la prensa únicamente podrá activarse si se cumplen las condiciones que se indican a
continuación:
• Si se pulsan simultáneamente los dos pulsadores de START S1 y S2
• y, además, si el material colocado en la prensa es detectado por el sensor B1 o por el sensor B2.
• Adicionalmente, la barrera de luz B3 no debe emitir señal alguna.
5 V
0 V
5 V
5 V
5 V
5 V
-S1
-S2
-B1
-B2
-B3
Ejercicio 1 – Utilización de elementos lógicos básicos
26 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ © Festo Didactic 8023434
b) Efectúe el montaje del circuito y compruebe su funcionamiento. Las diversas combinaciones de
entradas se simulan con conmutadores y/o pulsadores. El estado de la prensa se simula con un LED.
Complete la siguiente tabla.
Marque con un aspa los ejercicios que solucionó correctamente.
Denominación Parámetro
Selector/pulsador cuádruple, pulsador simple
Cables de laboratorio con conectores de seguridad tipo clavija de 2 mm
Lista de componentes
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