INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

CECyT No.3 Estanislao Ramírez Ruiz.

 

Grupo: 3IM9

 

“CASA AUTOMATIZADA”

 

Integrantes:

Rivera Flores Carla Andrea.

 

Delgado Gonzáles Anahí.

Castillo Fabela Moisés.

García Ortega María del Carmen.

Pérez Cazare Josafat.

 

 

 

INTRODUCCIÓN:

 

Proyecto aula es

“Una propuesta metodológica en el Aula que permite incorporar los conocimientos de las unidades de aprendizaje en el ciclo escolar a la solución de un problema, a partir de un proyecto, aplicando a través de todo el proceso de enseñanza-aprendizaje estrategias didácticas que permitan a los estudiantes no solamente adquirir la información necesaria, sino también habilidades y actitudes."

 

En este tercer semestre la problemática esta enfocada a al realización de una casa automatizada , y bien para esto como me menciona en el párrafo de arriba necesitaremos valernos de los conocimientos adquiridos durante el semestre refiriéndonos claro al tercer semestre , utilizaremos los conocimientos adquiridos en las materias de áreas básicas , de humanísticas (para la redacción de este blog ) pero principalmente en este proyecto haremos la aplicación de los conocimientos adquiridos en las materias de la carrera las cuales en este semestre son :

· circuitos lógicos combinatorios

· circuitos electrónicos.

· Instrumentación electrónica.

Para que fundamentados en bases y conocimientos de lógica combinatoria y armado y revisión de circuitos podamos realizar con éxito nuestra casa automatizada.

PROBLEMATICA:

Realizar correctamente los circuitos necesarios para la automatización de una casa, aplicando los conocimientos adquiridos a lo largo del semestre, buscando también desarrollar nuestras habilidades en lo individual pero también como equipo para poder desempeñarnos bien a futuro y aprender a trabar de manera grupal, aprender también a resolver las problemáticas que puedan presentarse a lo largo del desarrollo de nuestro proyecto aula.

JUSTIFICACIÓN.

 

¿Porque realizaremos una casa automatizada? ¿Que propósito tiene?

Bien la repuesta a estas dos preguntas es bastante sencilla , Al realizar una casa automatizada nos vemos en la necesidad de utilizar los conocimientos adquiridos en las tres materias tecnológicas que en este curso llevamos pues para saber como armar los circuitos ,que funciones debíamos utilizar requeríamos conocer y aplicar la lógica combinatoria , Para saber realizar un correcto armado y conexión requerimos usar lo aprendido en circuitos electrónicos y para revisar dichos circuitos y poder probar su correcto funcionamiento hacíamos uso de lo adquirido en instrumentación electrónica. Combinando así lo de todo el semestre.

OBJETIVOS:

Concluir nuestra maqueta de una casa funcionando con circuitos armados por nosotros mismos, los cuales harán diferentes acciones: una alarma que se escuchara al momento de abrir la ventana, un display que contenga un mensaje de bienvenida.

Aplicando lo aprendido en el semestre en nuestras asignaturas de la carrera de sistemas digitales, elaborando cada circuito con dedicación y esmero. Dar un conocimiento y comprensión de que es un circuito, como funciona, cuales serian sus aportaciones mediante la investigación teórica que se presenta en este escrito y la demostración de la casa con los circuitos.

Trabajando en un equipo de manera organizada y participativa. Llegar a obtener resultados satisfactorios de nuestro proyecto, los cuales se verán en la presentación de nuestro trabajo final

MARCO TEORICO:

PROYECTO AULA:

El Proyecto de Aula nos permite incorporar los conocimientos de las materias o unidades de aprendizaje llevadas a lo largo de un semestre en la realización de un proyecto general, haciendo así que los alumnos no solo muestren el conocimiento ya adquirido si no que aprendan mas, desarrollen habilidades y aptitudes y aprendan a solucionar problemas y trabajar en equipo.

En proyecto aula se busca que tanto docentes como alumnos se desarrollen, el roll de los profesores es el de guiar el comienzo del trabajo de los alumnos con la organización de equipos o grupos de trabajo y asignación de proyectos.

El roll de los alumnos se basa en:

Desarrollar competencias (conocimientos, habilidades y actitudes integradas en un saber hacer reflexivo y puesto en práctica en diferentes contextos) que le permitan desenvolverse de mejor manera no sólo en el ámbito académico, sino también en el social, conectando el aprendizaje con la realidad.

Durante el proyecto los alumnos:

· Adquieren habilidades para trabajar de manera autónoma.

· Desarrollan conocimientos, habilidades y actitudes que le permitan tomar decisiones y aplicarlas en su entorno social.

· Se fomenta el trabajo colaborativo tanto en el alumno como en el docente, lo que les permite aprender considerando otras formas a las tradicionales.

· Fortalecen aspectos relacionados con el liderazgo, autoestima, seguridad y convivencia social.

· Adquieren valores como aprender a convivir y respetar en entorno, entre otros.

Ahora bien ya tenemos un panorama general acerca de lo que es proyecto aula pero debemos dejar en claro que es una casa automatizada como armamos nuestros circuitos y la función de los elementos usados en la conformación de los circuitos electrónicos.

Comenzaremos por una breve definición de

"Casa automatizada"

Las casas automatizadas son comúnmente llamadas casa inteligentes y se basa en la aplicación de sistemas electrónicos, instalados en las casas.

Este tipo de sistemas mejoran el confort, reducen el consumo energético y aumentan la sensación de seguridad en hogares u oficinas. De este modo la tecnología ofrece un valor añadido a cualquier instalación, permitiendo que esté al alcance de todas las personas los sistemas o circuitos que se pueden aplicar son variados y algunos ejemplos podrían ser: control de luces, de climatización, instalación de alarmas, cerraduras electrónica o claves para puertas, control de elementos del hogar como: cortinas y persianas, el radio, la televisión entre muchos otros.

LOGICA COMBINACIONAL

Se denomina sistema combinacional o lógica combinacional a todo sistema digital en el que sus salidas son función exclusiva del valor de sus entradas en un momento dado, sin que intervengan en ningún caso estados anteriores de las entradas o de las salidas. Las funciones (OR, AND, NAND, XOR) son booleanas (de Boole) donde cada función se puede representar en una tabla de la verdad. Por tanto, carecen de memoria y de retroalimentación.

En electrónica digital la lógica combinacional está formada por ecuaciones simples a partir de las operaciones básicas del álgebra de Boole.

CIRCUITOS ELECTRONICOS.

El diseño de circuitos es la parte de la electrónica que estudia distintas metodologías con el fin de desarrollar un circuito electrónico, que puede ser tanto analógico como digital , En función del número de componentes que forman el circuito integrado se habla de diferentes escalas de integración, El diseño se realiza a distintos niveles. Por una parte tenemos la parte física, donde se diseña la estructura real de los componentes electrónicos que constituyen el circuito, sus dimensiones, materiales. Por encima podemos encontrar métodos de diseño de cada vez más alto nivel, hasta llegar a los llamados lenguajes de descripción de hardware.

En nuestro proyecto aula debíamos realizar 4 circuitos para los cuales usamos principalmente COMPUERTAS LOGICAS, las cuales son:

Una puerta lógica, o compuerta lógica, es un dispositivo electrónico que es la expresión física de un operador booleano en la lógica de conmutación. Cada puerta lógica consiste en una red de dispositivos interruptores que cumple las condiciones booleanas para el operador particular. Son esencialmente circuitos de conmutación integrados en un chip.

COMPUERTAS LOGICAS

AND

La puerta lógica Y, más conocida por su nombre en inglés AND, realiza la función booleana de producto lógico. Su símbolo es un punto (·), aunque se suele omitir. Así, el producto lógico de las variables A y B se indica como AB, y se lee A y B o simplemente A por B. La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta AND es:

F=(A).(B)

La tabla de verdad y diagrama son los siguientes:

                                                                                                                                               

OR
La puerta lógica O, más conocida por su nombre en inglés OR, realiza la operación de suma lógica. La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta OR es:

F=A+B

Su tabla de verdad es la siguiente:

 

NOT

La puerta lógica NO (NOT en inglés) realiza la función booleana de inversión o negación de una variable lógica. Una variable lógica "A" a la cual se le aplica la negación se pronuncia como "no A" o "A negada". La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta NOT es:

F=A-.

Su tabla de verdad es la siguiente:

ANALISIS DEL PROYECTO

En este proyecto aula hicimos uso de las compuertas que mencione anterior mente y de algunos otros elementos que conforman los circuitos electrónicos y lógicos obviamente.

El primer circuito ante el cual nos enfrentamos fue una alarma.

Esta se constituía de compuertas OR pues la alarma debía encender cuando cualquier puerta o cualquier ventana encendieran, y con una OR con cualquier 1 lógico el valor de salida es uno,

Básicamente fueron 3 OR y una NOT.

Este circuito nos resulto bastante sencillo aun que si tuvimos nuestras trabas lo realizamos 3 veces antes de que quedara.

El segundo circuito Fue una botonera o controlador de luces:

Este circuito fue realizado con compuertas AND y una NOT es un decodificador de 3 entradas a 8 salidas.

Este circuito no era complicado si no laborioso sobretodo por el número de salidas.

El tercer circuito es una Cerradura electrónica, elaborada con Opto conductores y una compuerta de elección dependiendo de la combinación con que se activaría o abriría la cerradura.

Era un circuito sencillo pero era difícil entender como funcionaban los opto conductores.

El cuarto y último circuito un DISPLAY que mostraba los mensajes HOLA Y 3IM9

A mi parecer este fue el circuito mas complicado tanto que aun no logro comprender bien como funciona esto de los displays.

La instalación de los circuitos fue algo más complejo de lo que pensé pues de repente si no había orden se perdía el sentido de donde pertenecía cada cable perdiendo así el control y noción de las salidas correctas.

Otro Gran reto fue alimentar a todos el circuito y que con corriente de más se fundían los leds cosa que fue un gran problema pues ya estaban soldados.

CRONOGRAMA

1. Realización de la alarma -  25 de Sep.
2. Realización de la cerradura electrónica - 23 de Nov
3. Realización de la botonera - 23 de Nov
4. Compra de la Maqueta (CASA) - 25 de Nov.
5.  Realización del DISPLAY -15 a 28-Nov
6. Instalación de circuitos - 26 a 30 Nov.

 

DESARROLLO

 

Como pueden ver en el cronograma, el primer circuito armado fue la alarma con ayuda de nuestros compañeros Moisés y Andrea. El funcionamiento de este circuito era avisar cuando una puerta o alguna ventana fueran abiertas.

Esto se lograba con compuertas 'OR' y 'NOT' y en las salidas un buzzer y un led. Este circuito tenia la función; donde al sumar todas las entradas, estando cerradas seria un UNO lógico, que al pasar por inversor se convertiría en un CERO lógico, y cuando cualquiera de estas se abriera, se convertiría en un CERO lógico que al pasar por la compuerta 'NOT' lo invirtiera y así dar un UNO lógico a las salidas.

El siguiente circuito fue la cerradura, este circuito estaba formado por 4 o más censores por compuertas 'NOT' y 'AND', y en la salida podría estar un Led o un Motor. Este circuito fuer armado por nuestra compañera Anahí.

 





Este circuito tenia que tener una combinación única la de nosotros fue un 6, esto indicaba que la cerradura 1 y 4 se tendría que ser tapadas y luego pasar un una compuerta 'NOT' para así seguir dando un UNO lógico y ser multiplicado por los demás, y poder ver el uno en la salida (motor o led), y al pasar la tarjeta se activaría.



  




El siguiente circuito armado fue el decodificador de 3x8, para este se necesitaron compuertas 'NOT' y 3 compuertas 'AND' y a las 8 salidas se encontraban 8 leds.



 




La función de este circuito en de que se prendiera led por led, con las 8 combinaciones posibles de las 3 entradas, y así colocarlo en cada habitación de la casa.
La maqueta fue comprada, hecha de madera y con una fachada muy linda, pero solo las puertas se abrían así que tuvimos que anexarle una protección a las ventanas para que eso fuera lo que se abriera.





 
El siguiente circuito armado fue un display, que contenía el mensaje 'HOLA' y '3IM9'. Este circuito se hizo con displays ánodos y una compuerta 'NOT', los displays ánodos prenden cuando reciben un cero lógico y se conectan a Vcc, y con ayuda de la compuerta 'NOT' al dar un 1 lógico los 4 displays decían 'HOLA'



Y al dar un 0 lógico los diplays decían '3IM9' solo que con la 'M' invertida así:

Lo siguiente que el equipo fue instalar la alarma y el controlador de luz:

 Siendo esto lo mas dificil para todo el equipo, ya que lo instalamos dos veces. Lo siguente fue el tapisado de la casa, esto se elaboro con belcro y pegamento. Estando asi lista la casa para la presentecionde proyecto aula.



RESULTADOS
Nuestro equipo aporto con las invitaciones, las cuales se entregaron a tiempo y de forma adecuada.
Los circuitos fueron funcionales pero tuvimos múltiples accidente donde los leds se fundieron, al ya estar soldados e instalados, donde la alarma no funcionaba, y donde la intensidad de corriente no era suficiente para prender los 4 displays. Y como en ayuda nuestro compañero Rodrigo aporto el circuito de alarma y display durante la presentación, y corrimos con la suerte de no ser cuestionados por nuestro evaluador y gracias a esto logramos explicarlo, y hacer que los invitados entendieran como funcionaba cada circuito y cual era el propósito de este proyecto.



ANALISIS DE COSTOS

• Maqueta $500
• leds $98.00
• alambre $85.5
• compuertas lógicas $270
• dip switch $30.00
• protoboards (4) $360
• forro para el piso de la maqueta $ 30.00
• extras $47.00

CONCLUSIÓN

Con esto proyecto se nos permitió reafirmar lo aprendido en este semestre aplicando a una situación de la vida diaria en este caso una Casa Automatizada conectada a circuitos realizados con ayuda de la lógica combinatoria la cual se basa en funciones lógicas pero funciones en las que el resultado depende exclusivamente de las entradas, para llevar esto acabo nos apoyamos en lo que son las compuertas lógicas que son los componente principales de los circuitos digitales, que su funcionamiento es realizar funciones básicas del álgebra de Boole. Las puertas lógicas son las componentes fundamentales de los circuitos digitales. Ellas ejecutan las funciones básicas del álgebra de Boole a partir de cifras en código binario.

En conclusión el proyecto fue el adecuado porque nos permitió experimentar esto, que la aplicación de lo que hemos venido aprendiendo realmente sirva en la vida real y sea útil ala vez.
Este proyecto llevado acabo fue muy bueno porque nos demostró lo que se puede hacer al saber lógica combinatoria y lo más importante la carrera de sistemas digitales aplicarla a la vida diaria y darnos cuenta que lo que hemos venido haciendo tiene un fin y es tiempo aprovechado al máximo.