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Flip-flop con compuertas nor y nand para alarma

Resumen: El siguiente circuito sirve para detectar la interrupción de un haz de luz. La luz se enfoca en un fototransistor que está conectado en la configuración de emisor común para operar como un interruptor.
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Autor: Jaime Montoya

DESARROLLO
1. FLIP-FLOP CON COMPUERTAS NOR PARA ALARMA
El siguiente circuito sirve para detectar la interrupción de un haz de luz. La luz se enfoca en un fototransistor que está conectado en la configuración de emisor común para operar como un interruptor. Se supondrá que el flip-flop se ha restablecido previamente al estado 0 abriendo momentáneamente el interruptor y se describirá qué sucede si el haz de luz se interrumpe momentáneamente.

Con la luz proyectada en el fototransistor se puede suponer que es completamente conductora, de manera que la resistencia entre el colector y el emisor es muy pequeña. Así, Vo será próxima a 0 V. Esto coloca un estado BAJO en la entrada SET del flip-flop, de manera que SET = CLEAR = 0.

Cuando el haz de luz se interrumpe, el fototransistor se desactiva y su resistencia entre el colector y el emisor se hace muy alta (es decir, esencialmente se tiene un circuito abierto). Esto causa que Vo se eleve aproximadamente a 5V; esto activa la entrada SET, lo cual fija Q en ALTO y enciende la alarma.

Q permanecerá en ALTO y la alarma continuará encendida aun si Vo retorna a 0 V (es decir, el haz de luz se interrumpió momentáneamente); esto se debe a que SET y CLEAR serán BAJOS, lo cual no produce ningún cambio en Q.

En esta aplicación, la característica de memoria del match se usa para convertir un suceso momentáneo (interrupción del haz) en una salida constante.

A continuación se describen detalladamente cada uno de los procesos que se llevan a cabo en el funcionamiento de esta alarma:

Primeramente, la tabla de verdad para el flip-flop NOR es la siguiente:



La alarma funcionará de la siguiente forma:
Primero poner CLEAR = 1 para que la alarma no esté activa:



SET = 0 à El fototransistor está con luz.
CLEAR = 1 à No está conectado a tierra, sino a 5V.
Q = 0 à No enciende la alarma.

Luego poner CLEAR = 0, lo cual no producirá ningún cambio:



SET = 0 à El fototransistor está con luz.
CLEAR = 0 à Está conectado a tierra, no a 5V.
Q = 0 à Sin cambio, no enciende la alarma.

Cuando el fototransistor deje de recibir luz, sucederá lo siguiente:



SET = 1 à El fototransistor está sin luz.
CLEAR = 0 à Está conectado a tierra, no a 5V.
Q = 1 à Enciende la alarma.

Cuando el fototransistor vuelva a recibir luz, la alarma quedará sonando sin importar que el fototransistor esté recibiendo y dejando de recibir luz intermitentemente, pues es un valor (el Q = 1) que ha quedado en memoria mediante el flip-flop NOR:



SET = 0 à El fototransistor está con luz.
CLEAR = 0 à Está conectado a tierra, no a 5V.
Q = 1 à No hay cambio. La alarma sigue encendida.


Para apagar la alarma se debe poner CLEAR = 1 y SET = 0:



SET = 0 à El fototransistor está con luz.
CLEAR = 1 à No está conectado a tierra, sino a 5V.
Q = 0 à Se apaga la alarma.

2. FLIP-FLOP CON COMPUERTAS NAND PARA ALARMA


A continuación se describen detalladamente cada uno de los procesos que se llevan a cabo en el funcionamiento de esta alarma:

Primeramente, la tabla de verdad para el flip-flop NOR es la siguiente:


La alarma funcionará de la siguiente forma:

Primero poner CLEAR = 0 para que la alarma no esté activa:



SET = 1 à El fototransistor está con luz.
CLEAR = 0 à Está conectado a tierra, no a 5V.
Q = 0 à No enciende la alarma.

Luego poner CLEAR = 1, lo cual no producirá ningún cambio:



SET = 1 à El fototransistor está con luz.
CLEAR = 1 à Está conectado a 5V, no a tierra.
Q = 0 à Sin cambio, no enciende la alarma.

Cuando el fototransistor deje de recibir luz, sucederá lo siguiente:



SET = 0 à El fototransistor está sin luz.
CLEAR = 1 à Está conectado a 5V, no a tierra.
Q = 1 à Enciende la alarma.

Cuando el fototransistor vuelva a recibir luz, la alarma quedará sonando sin importar que el fototransistor esté recibiendo y dejando de recibir luz intermitentemente, pues es un valor (el Q = 1) que ha quedado en memoria mediante el flip-flop NAND:



SET = 1 à El fototransistor está con luz.
CLEAR = 1 à Está conectado a 5V, no a tierra.
Q = 1 à No hay cambio. La alarma sigue encendida.

Para apagar la alarma se debe poner CLEAR = 0 y SET = 1:



SET = 1 à El fototransistor está con luz.
CLEAR = 0 à Está conectado a tierra, no a 5V.
Q = 0 à Se apaga la alarma.

BIBLIOGRAFÍA
Tocci R., J.; Widmer N., S. (2001). Sistemas digitales, Principios y aplicaciones. New Jersey, USA: PEARSON Prentice Hall, Octava edición.

AUTOR
Jaime Montoya
jaimemontoya@jaimemontoya.com
www.jaimemontoya.com
Santa Ana, 13 de septiembre de 2007
El Salvador

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