▷ SOLUCIÓN EVALUACIÓN FUNDAMENTOS DE ELECTRICIDAD Y SISTEMAS DIGITALES, Mejoramiento (2021 PAO 2)

Fuente Regulada
✅ Problema de desarrollo #4: (15%). Calcular el valor de R2 si queremos una tensión en la salida del 317 de 12.5 V y tomamos a R1=330 ohms: Recuerde que la ecuación para calcular dicha resistencia es R2 = (R1/Vref) (Vout - Vref) y que Vref = 1.2Voltios.

Filtros

✅Problema #6: (20%). En la siguiente gráfica se puede observar el registro de un electrodo de Electromiografía (EMG) durante la ejecución de una tarea motora en extremidad superior. La señal EMG tiene una amplitud en el orden de los microvoltio - milivoltios y es susceptible a ruido debido a la adherencia del electrodo utilizado, frecuencia cardiaca, red eléctrica, tejido adiposo, etc. Como se muestra en la Fig. 1 el análisis post adquisición en el dominio de la frecuencia de la señal EMG indica que existe ruido de baja frecuencia menores a 5Hz debido a ruidos relacionados a movimientos relativos y en 50 Hz debido a la red eléctrica. Las señales EMG tienen información en el rango de 7 a 20Hz, por lo cual se sugiere diseñar un filtro RC paso banda que permita eliminar el ruido de la señal EMG.

Considere los siguientes valores presentes en el circuito:

Datos del problema

R1

3.5K Ω

R2

5.5KΩ

Frecuencia Min. EMG

7Hz

Frecuencia Max. EMG

20Hz


Se pide, calcular los valores de los capacitores C1 y C2 para el filtro paso banda de señales EMG.

Resolución:



Circuito Digital
✅Problema #5: (20%). Se desea diseñar un Sistemas Digital que capaz de controlar dos actuadores tipo bomba (A y B) en función del nivel de agua presente en un tanque. Este nivel de agua se monitorea con dos sensores (S0 y S1). El Sistemas Digital se muestra en la siguiente gráfica:

El funcionamiento del sistema digital se detalla a continuación:

  • El caudal de entrada de agua se abre (A=1) o se cierra (A=0) con el ánimo de controlar el nivel del agua presente en el tanque. Si el nivel del agua es el Mínimo (S1 = 0 y S0 = 1) o menor al mínimo (S1=0 y S0=0) entonces el actuador tipo bomba (A) debe ser abierto (A = 1); por otro lado, si el nivel del agua es el Máximo (S1 = 1 y S0 = 1) entonces el actuador tipo bomba (A) debe ser cerrado (A = 0).
  • El caudal de salida debe estar abierto (B=1) siempre y cuando el tanque de agua tenga un nivel de agua entre el máximo y el mínimo (S1 =0 y S0 =1) o (S1 =1 y S0 =1). En caso de tener un nivel de agua menor al mínimo (S1 =0 y S0 =0), entonces el caudal de salida debe estar cerrado (B=0).
  • Recuerde que no es posible que el sensor de nivel máximo (S1) esté detectando agua mientras que el sensor de nivel mínimo (S0) no la detecta (S1=1 y S0=0)

Realizar los siguientes desarrollos:

  • Completar la siguiente Tabla de Verdad (10p)
  • Utilizando mapas de Karnaugh obtener la expresión booleana minimizada de las salidas A y B (10p)
  • Utilizando puertas nand de dos entradas hacer el circuito resultante de las salidas A y B (10p)

S0

S1

A

B

0

0

 

 

0

1

 

 

1

0

 

 

1

1

 

 

Resolución:

  • a)

S0 (min)

S1 (max)

A

B

0

0

1

0

0

1

Φ

Φ

1

0

1

1

1

1

0

1

  •  b)


Campo Eléctrico
✅Problema de desarrollo #3: (15%). Dada dos cargas 𝒒_𝟏=+4"μC" y 𝒒_𝟐=−8"μC", que están separadas una distancia (r) de 4mm, la fuerza (F) entre ellas es de 18000 [N] de atracción y la constante k=9x10^9N𝑚^2/𝐶^2. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?, justifique su respuesta:
  • ¿Qué valor debería tener la carga q_1 para que la fuerza (F) incrementa cinco veces su valor?
  • ¿Qué valor debería tener la distancia r para que la fuerza (F) incrementa cinco veces su valor?
  • Si la distancia (r) entre ambas cargas cambia a 5,657 mm, ¿entonces Cuál es el valor de la fuerza (F) entre ambas cargas?


Mapas de Karnaugh
✅Problema #2B: (15%). Dado la siguiente expresión booleana que define el comportamiento de la señal de salida F sin minimizar, reducir dicha expresión usando mapas de Karnaugh (A, B, C, D) agrupando unos.



✅Problema #2A: (15%). Dado la siguiente expresión booleana que define el comportamiento de la señal de salida F sin minimizar, reducir dicha expresión usando mapas de Karnaugh (A, B, C, D) agrupando unos.



✅Problema #1B: (15%). Dado la siguiente expresión booleana que define el comportamiento de la señal de salida F sin minimizar, reducir dicha expresión usando mapas de Karnaugh (A, B, C, D) agrupando unos.



✅Problema #1A: (15%). Dado la siguiente expresión booleana que define el comportamiento de la señal de salida F sin minimizar, reducir dicha expresión usando mapas de Karnaugh (A, B, C, D) agrupando unos.


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