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Presentamos un interesante proyecto, es de gran utilidad cuando se requiere conocer quién accionó primero un interruptor o quien resultó primero en llegar a la meta en una carrera de atletismo. Resulta ideal para su utilización en concursos. A los fines de reali - zar el proyecto con un sistema de comunicaciones, brindamos también, una breve introducción teórica sobre “paridad” en las municaciones digitales
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El Bit de Paridad
La transmisión de datos binarios de una localizacióna otra es un proceso común en todos los sistemas digita-les. Al menos, podemos mencionar cuatro ejemplos deesto:
1) Salida de datos binarios desde una computadora y
que están registrándose en cinta magnética.
2) Transmisión de datos binarios por línea telefóni -
ca, tal como entre una computadora y una consola remo -
ta.
3) Un número se toma de la memoria de la computa -
dora y se coloca en la unidad aritmética, en donde se
añade a otro número. La suma es luego regresada a la
memoria.
4) Información almacenada en un disco flexible se lee
para cargarse en la memoria de una computadora perso -
nal.
Lo anterior se ejemplifica en la figura 1.El proceso de transferir datos está sujeto a error,
aun cuando el equipo moderno ha sido diseñado parareducir la probabilidad de error. Sin embargo, aun erro-res relativamente infrecuentes pueden causar resultadosinútiles, así que es deseable detectarlos siempre que
ello sea posible. Uno de los esquemas usados másampliamente para la detección de errores es el métodode paridad.
Un bit de paridad es un bit extra que se agrega a ungrupo codificado el cual se transmite de una localizacióna otra. El bit de paridad se hace ya sea 0 o 1, depen-diendo del número de unos que están contenidos en elgrupo codificado.
Se usan dos métodos diferentes. En el método deparidad par el valor del bit de paridad se escoge de talmanera que el número total de unos en el grupo codifi-cado (incluyendo el bit de paridad) sea un número par.
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MONTAJE
Figura 1
Presentamos un interesante proyecto, es de gran uti -
lidad cuando se requiere conocer quién accionó pri -
mero un interruptor o quien resultó primero en llegar
a la meta en una carrera de atletismo. Resulta ideal
para su utilización en concursos. A los fines de reali -
zar el proyecto con un sistema de comunicaciones,
brindamos también, una breve introducción teó -
rica sobre “paridad” en las comunicaciones
digitales.
Adaptación de Luis Horacio Rodríguez
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Supóngase por ejemplo, que el grupo codificado es10110. El grupo codificado tiene tres unos. Por tanto, seañade un bit de paridad de 1 para hacer el número totalde unos un valor par. El nuevo grupo codificado, inclu-yendo el bit de paridad es:
10110 1
^
bit de paridad añadido
Si el grupo codificado contiene un número par deunos inicialmente, el bit de paridad recibe el valor de 0.Por ejemplo, si el código es 10100, el bit de paridad asig-nado sería 0, así que el nuevo código, incluyendo el bitde paridad sería 101000.
El método de paridad impar se usa exactamente dela misma manera, excepto que el bit de paridad se esco-ge de tal modo que el número total de unos (incluyendoel bit de paridad) sea un número impar. Por ejemplo,para el grupo codificado 01100, el bit de paridad asigna-do sería un 1. Para el grupo 11010, el bit de paridadsería un 0.
Sin importar si se usa paridad par o impar, el bit deparidad se añade a la palabra codificada y es transmiti-
do como parte de la palabra codificada. La figura 2muestra como se usa el método de paridad.
Los bits del grupo codificado están representados porA, B y C. Estos bits pudieran venir de las salidas de unconversor de código. Se alimentan entonces a un circui-to generador de paridad, el cual es un circuito lógico queexamina los bits de entrada y produce un bit de paridadde salida del valor correcto. El bit de paridad se trans-mite junto con los bits de entrada, como lo muestra lafigura adjunta.
La siguiente tabla muestra la forma de obtener losbits de paridad para el código binario de 3 bits. Pp y Pi,
son las funciones resultantes de aplicar paridad par eimpar, respectivamente.
Decimal A B C Pp Pi0 0 0 0 0 11 0 0 1 1 02 0 1 0 1 03 0 1 1 0 14 1 0 0 1 05 1 0 1 0 16 1 1 0 0 17 1 1 1 1 0
Las funciones de conmutación correspondientes a losbits de verificación son:
Pp (A, B, C) = 3m (1,2,3,4,7)
Pi (A, B, C) = 3m (0,3,5,6)
Tanto de la tabla 1 como de las ecuaciones, se obser-va que Pp y Pi son complementarios. La figura 3 mues-
tra la reducción de Pp por mapas K: La función reducida
es:
Pp (A, B, C) = A’B’C + A’BC’ + AB’C’ + ABC
= (1) (2) (3) (4)= A’(B’C + BC’) + A(B’C’ + BC) == A’(B r C) + A(B r C)’ == A r B r C
Como Pi es el complemento de Pp, entonces:
Pi (A, B, C) = (A r B r C)’
El circuito que representa a la función Pp junto con
una posible aplicación podemos observarla en la figura 4.Cuando los bits transmitidos alcanzan su destino,
Figura 2
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Figura 3
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son alimentados a un circuito comprobador de paridad, elcual es un circuito lógico que examina todos los bits paradeterminar si la paridad correcta está presente. En unsistema de paridad par, el comprobador de paridadgenerará una salida baja de error si el número de entra-das1 es un número par y una salida de error alta (indi-cando un error) si el número de entradas 1 es impar. Enun sistema de paridad impar sería al contrario.
Si ocurre un error en uno de los bits transmitidos, el
circuito comprobador de paridad lo detectará. Por ejem-plo, supongamos que los bits del grupo codificado son0110 y que estamos usando un sistema de paridadimpar. El circuito generador de paridad generará enton-ces un 1 para un bit de paridad, así que será transmitido01101. Si estos bits llegan al comprobador de paridad sincambio, éste producirá una salida 0 (ningún error). Sinembargo, si uno de los bits cambia antes de llegar al veri-ficador de paridad (tal como 00101 en lugar de 01101),el comprobador de paridad se hará alto indicando queha ocurrido un error en la transmisión. La salida deerror puede usarse para sonar una alarma, detener laoperación del sistema o activar un indicador de error.
Debería ser aparente que este método de paridadpuede detectar errores únicos pero no puede detectarerrores dobles. Esto es porque un error doble no cambia-rá la paridad del grupo de bits, así que el verificador deparidad indicará ningún error. También, este método deparidad no señala al error; esto es, no determina al biterróneo. Para detectar y señalar errores dobles, deberánusarse métodos más sofisticados, que permitan hacercorrecciones.
Para la transmisión de datos, entonces, contar conalgún método que permita detectar errrores en la comu-
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Figura 4
Figura 5
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nicación resulta fundamental, pero: ¿qué tiene que ver laparidad con la detección de eventos? simplemente que,asi como es posible detectar mediante un arreglo si se hacometido un error o no, también es posible detectar cuáldato es el que llego primero a un arreglo circuital y de esetema trata nuestro circuito. Para más información puedevisitar http://azul2.bnct.ipn.mx.
El Circuito Detector de
Prioridad de Eventos
¿Quién responde primero a una pre -
gunta o realiza una tarea?
¿Cuál llega primero a la línea de
meta?
¿Cuál es el interruptor o microswitch
que se acciona en primer lugar en una
alarma o proceso industrial?
El circuito que describimos está desti-nado a detectar cuál de las tres llaves esla primera en presionarse, teniendo algu-nas finalidades prácticas interesantes.Una de ellas es su utilización en concur-sos, donde podemos establecer unatarea o hacer una pregunta y detectar confacilidad quién la realiza o responde enprimer lugar. En un sistema de proteccióndoméstica o, incluso, industrial, las llavesde presión pueden ser sensores que acti-varán lámparas indicadoras de prioridad.El circuito tiene por base integrados TTLy prevé 3 canales de accionamiento.
Teniendo por base integrados TTL, selo alimenta por la red local y puede acti-var tanto cargas de potencia (lámparasde 110/220V hasta 100W) como cargasmenores, o hacer el control de otros dis-positivos, en un sistema de automatis-mos.
Todos los componentes empleadosen el proyecto son comunes, no habiendoninguna dificultad para su realizaciónpráctica, pudiéndose modificar la versiónoriginal con ciertas adaptaciones que lle-ven al accionamiento de LEDs o lámpa-ras de 6V y una alimentación con pilascomunes.
Como los relés sugeridos poseen doscontactos reversibles, los no aprovecha-dos en esta versión pueden usarse parael accionamiento de una alarma sonora uotro dispositivo equivalente.
Asociado a cada llave de entrada existe un flip-floptipo set-reset (RS) formado por dos puertas NAND deintegrados 7400.
Estos flip-flops tienen sus salidas conectadas a unconjunto de 3 puertas NAND de 3 entradas que realizanal mismo tiempo la detección de prioridad e inhiben lasentradas de las puertas que fueron accionadas después.
Así, tendremos un nivel bajo (LO-low) solamente en lasalida de la puerta correspondiente a la llave accionada
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Figura 6
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en primer lugar, mientras que en las demás tendremos elnivel alto (HI-High).
Los niveles lógicos de estas salidas son aplicados ainversores (7404) para poder excitar las bases de tran-sistores drivers de relés. Estos transistores, que en elnivel bajo de salida de los inversores permanecen en elcorte, se saturan en el nivel alto, energizando la bobina.
Como solamente un inversor recibe el nivel bajo cadavez (dada la detección de prioridad), sólo un relé es ener-gizado cada vez, accionando la lámpara indicadora equi-valente.
El rearme del circuito se hace reseteándose directa-mente los flip-flops RS con un interruptor de presión, quemomentáneamente pone a tierra las entradas Reset.
La alimentación para el sector TTL viene de un únicoregulador 7805, ya que el consumo de corriente es relati-vamente bajo, y la tensión de alrededor de 12V para losrelés viene de un transformador, después de la rectifica-ción y el filtrado simple. Este mismo transformador, concorriente un poco mayor que la especificada originalmen-te, puede ser usado para alimentar lámparas de 12V enlugar de las lámparas de 110/220V c.a., o bien un oscila-dor de alarma, según el criterio del proyectista.
El fusible F1 sirve de protección para todo el sistema.En la figura 5 tenemos el circuito completo del apara-
to.La figura 6 muestra la placa de circuito impreso,
donde aparecen los principales componentes.Para los integrados sugerimos la utilización de zóca-
los (bases), y el uso de un pequeño disipador de calorpara CI-5.
Los relés MCH2RC2 de 12V deben ser montados enzócalos, para mayor confiabilidad, ya que esto facilita susustitución y también evita que el calor en proceso de sol-dadura los afecte.
La salida del CI-5 con una tensión de 5V se conecta alos pines 14 de todos los integrados TTL, mientras lospines 7 de estos mismos integrados deben ser puestos atierra.
Para los transistores drivers tenemos diversas posibi-lidades ya que cualquier tipo NPN de silicio de uso gene-ral sirve para este fin.
Para aplicaciones como detector de prioridad en jue-gos y competencias sugerimos la utilización de interrup-tores de presión que serían tomados por los competido-res, que los accionarían a la señal de una luz verde. Estaluz sería activada por el juez, en el momento oportuno,estando conjugada al sistema de reset para evitar que,mantenida la presión sobre cada interruptor, se produjerauna detección incorrecta.
Para otros tipos de aplicaciones, las entradas de losinterruptores, como las salidas para las lámparas o indi-cadores, pueden hacerse con enchufes o puentes. En
este tipo de aplicación sólo debe respetarse la corrientemáxima de los contactos de los relés.
Para probar el funcionamiento del circuito, despuésde conectar la unidad, accionando SW5 presione por uninstante el botón de reset (SW4). Si no se apagan todoslos Leds presione SW3.
Después, experimente apretar SW1. El Led corres-pondiente debe encenderse y permanecer así. Para pro-bar SW2, antes presione SW4 por un instante (o SW3),para resetear el sistema.
Pruebe también SW3. Estando el aparato listo, sóloresta instalarlo definitivamente.
Recuerde que, una vez conectada la fuente de ali-mentación (SW5), el aparato estará listo para el disparo,no debiendo ser apretado ningún interruptor hasta quevenga la orden para esto.
Como en cada caso la salida controlará el estado derelés, entre sus contactos podrá conectar el sistema queUd. prefiera, ya sea una sirena, una lámpara o cualquierotro sistema de aviso.
Montaje
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Lista de Materiales del Sensor
de Toque (figura 3)
CI1, CI2 - 7400 - circuito integra-do digitalCI3 - 7410 - circuito integradodigitalCI4 - 7404 - circuito integradodigitalCI5 - 7805 - circuito integradodigitalQ1, Q2, Q3 - BC548 o equivalen-tes - transistores NPND1, D2, D3 - 1N4148 - diodos deuso general
D4, D5, D6 - Leds de 5 mmRL1, RL2, RL3 - Relés para cir-cuitos impresosF1 - 5A - fusibleSW1 a SW4 - pulsadores normal-mente abiertosSW5 - interruptor simpleR1 a R10 - 1kΩC1 - 10µF - electrolítico x 16VC2 - 1000 - electrolítico x 16V
Varios
Placa para sensor, batería de9V, placa de circuito impreso,cables, estaño, etc.
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