Candado de combinación simple

PIEZAS Y MATERIALES

• 4001 puerta NOR cuádruple (catálogo de Radio Shack n. ° 276-2401)
• 4070 puerta XOR cuádruple (catálogo de Radio Shack n. ° 900-6906)
• Dos interruptores DIP de ocho posiciones (catálogo de Radio Shack n. ° 275-1301)
• Dos diodos emisores de luz (catálogo de Radio Shack n. ° 276-026 o equivalente)
• Cuatro diodos de "conmutación" 1N914 (catálogo de Radio Shack n. ° 276-1122)
• Diez resistencias de 10 kΩ
• Dos resistencias de 470 Ω
• Interruptor de botón, normalmente abierto (catálogo de Radio Shack # 275-1556)
• Dos baterías de 6 voltios

¡Precaución! Tanto los circuitos integrados 4001 como 4070 son CMOS y, por lo tanto, sensibles a la electricidad estática.

Este experimento se puede construir usando solo un interruptor DIP de 8 posiciones, pero el concepto es más fácil de entender si se usan dos conjuntos de interruptores. La idea es que un interruptor actúa para retener el código correcto para desbloquear la cerradura, mientras que el otro interruptor sirve como un punto de entrada de datos para la persona que intenta abrir la cerradura.

En la vida real, por supuesto, el conjunto del interruptor con el código de "llave" configurado debe estar oculto a la vista de la persona que abre la cerradura, lo que significa que debe estar ubicado físicamente en otro lugar desde donde está el conjunto del interruptor de entrada de datos. Esto requiere dos conjuntos de interruptores.

Sin embargo, si comprende este concepto claramente, puede construir un circuito de trabajo con solo un interruptor de 8 posiciones, usando los cuatro interruptores de la izquierda para ingresar datos y los cuatro interruptores de la derecha para mantener el código de la "llave".

Para un efecto adicional, elija diferentes colores de LED:verde para "Ir" y rojo para "No ir".

REFERENCIAS CRUZADAS

Lecciones de circuitos eléctricos , Volumen 4, capítulo 3:"Puertas lógicas"

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

• Para utilizar puertas XOR como comparadores de bits
• Cómo construir funciones de puerta simples con diodos y una resistencia pull-up / down
• Uso de puertas NOR como inversores controlados

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO

ILUSTRACIÓN

INSTRUCCIONES

Este circuito ilustra el uso de puertas XOR (O exclusivo) como comparadores de bits. Cuatro de estas puertas XOR comparan los bits respectivos de dos números binarios de 4 bits, cada número "ingresado" en el circuito a través de un conjunto de interruptores. Si los dos números coinciden, bit por bit, el LED verde "Go" se iluminará cuando se presione el interruptor de botón "Enter". Si los dos números no coinciden exactamente, el LED rojo "No go" se iluminará cuando se presione el botón "Enter".

Debido a que cuatro bits proporcionan solo dieciséis combinaciones posibles, este circuito de bloqueo no es muy sofisticado. Si se usara en una aplicación real, como un sistema de seguridad para el hogar, la salida "No pasa" tendría que estar conectada a algún tipo de sirena u otro dispositivo de alarma para que la entrada de un código incorrecto disuadiera a una persona no autorizada de intentarlo. otra entrada de código.

De lo contrario, no tomaría mucho tiempo probar todas las combinaciones (0000 a 1111) hasta que se encuentre la correcta. En este experimento, no describo cómo trabajar este circuito en un sistema de seguridad real o mecanismo de bloqueo, sino solo cómo hacer que reconozca un código preintroducido.

El código "clave" que debe coincidir en la matriz de interruptores de entrada de datos debe estar oculto a la vista, por supuesto. Si esto fuera parte de un sistema de seguridad real, el conjunto del interruptor de entrada de datos estaría ubicado afuera la puerta y el conjunto del interruptor de código de llave detrás la puerta con el resto del circuito.

En este experimento, probablemente ubicará los dos conjuntos de interruptores en dos placas de prueba diferentes, pero es completamente posible construir el circuito utilizando solo un conjunto de interruptores DIP (8 posiciones). Nuevamente, el propósito del experimento no es crear un sistema de seguridad real, sino simplemente presentarle el principio de la comparación de códigos de puerta XOR.

Es la naturaleza de una puerta XOR emitir una señal "alta" (1) si las señales de entrada no el mismo estado lógico. Los terminales de salida de las cuatro puertas XOR están conectados a través de una red de diodos que funciona como una puerta OR de cuatro entradas:si alguna de las cuatro puertas XOR emite una señal "alta", lo que indica que el código ingresado y el código de la llave no son idénticos, entonces se pasará una señal "alta" a la lógica de la puerta NOR.

Si los dos códigos de 4 bits son idénticos, entonces ninguna de las salidas de la puerta XOR será "alta" y la resistencia desplegable conectada a los lados comunes de los diodos proporcionará un estado de señal "baja" a la lógica NOR.

La lógica de la puerta NOR realiza una tarea simple:evitar que cualquiera de los LED se encienda si no se presiona el botón "Enter". Solo cuando se presiona este botón pulsador se puede energizar cualquiera de los LED. Si se presiona el interruptor Enter y las salidas XOR son todas "bajas", el LED "Go" se iluminará, lo que indica que se ha ingresado el código correcto.

Si se presiona el interruptor Enter y cualquiera de las salidas XOR está "alta", el LED "No go" se iluminará, lo que indica que se ingresó un código incorrecto. Nuevamente, si se tratara de un sistema de seguridad real, sería prudente que la salida "No go" hiciera algo que disuade a una persona no autorizada de descubrir el código correcto mediante prueba y error. En otras palabras, debería haber algún tipo de penalización por ingresar un código incorrecto. ¡Deje que su imaginación guíe el diseño de este detalle!

HOJA DE TRABAJO RELACIONADA:

• Hoja de trabajo de puertas lógicas CMOS