La robótica y sus aplicaciones
Índice
Contenido
Introducción 3
Planteamiento del problema. 4
Marco teórico 5
Capitulo 1 6
Introducción a la robótica 6
1.1 ¿Qué es la robótica? 6
1.2 ¿De dónde proviene la palabra robot?. ¿Qué es un robot? 7
1.3 Tipos de robot 10
1.4 Impacto de la robótica 15
1.5 ¿Qué esperamos de los robots? 18
Capitulo 2 19
Origen y desarrollo de la robótica 19
2.1 ¿Cuándo aparecen los robots tal y como los conocemos en la actualidad? 20
2.2 Generaciones 22
2.3Tendencias futuras 23
Capitulo 3 24
El sistema robótico 24
3.1 Análisis del sistema. Unidades funcionales 25
3.2 Diseño de un Robot 26
Capitulo 4 27
Aplicaciones de la robótica 27
4.1 Clasificación 28
4.2 Aplicaciones Industriales 28
4.3 Nuevos sectores de aplicación 29
4.4 Glosario 31
Anexos 33
Introducción
En el transcurso de esta investigación nos daremos cuenta de la historia de la robótica, desde sus principios hasta hoy en día, además conoceremos las aplicaciones que ha tenido y las nuevas en las que esta incursionando.
La robótica tiene mucho tiempo de haber nacido pero casi no se le tomaba importancia en aquellos años, con el paso del tiempo se empezó a creer que un robot solo era creado para hacer perjuicios y no ayudas, poco después cuando fueron apareciendo los primeros robots se comprobó que ellos solo eran creados con el fin que el hombre quisiera.
Al principio los robots solo tenían un ciclo repetitivo de acciones, pero conforme fue avanzando la tecnología se fueron creando mejores sistemas, hasta llegar a nuestros días, donde podemos encontrar muchos lugares donde ya se trabaja con los robots.
Sin duda la robótica es lo de hoy, y en un futuro no muy lejano cualquier persona va a tener acceso a la adquisición o comunicación con un robot, inclusive se podría llegar a pensar que los robots fueran a sustituir al ser humano en la mayoría de las actividades a realizar en el mundo.
Planteamiento del problema.
En la actualidad, en el mundo a crecido el abasto de programadores y no se cuenta con la tecnología para satisfacer las necesidades que se requieren para hacer funcionar un robot. Además de que no se cuenta con la infraestructura necesaria, ni verdaderas planeaciones en el país para el apoyo a este tipo de acciones para el bien de todos.
- Obtener programas de otros países más avanzados y donde se crean robots, para luego nosotros hacer los robots
- Hacer cursos para las personas interesadas en la programación de los robots.
- Tratar de que los Ing. más apegados se unan para mejor capacitación.
- Lograr que la robótica tenga cada vez mas lugares de aplicación para así tener mejor tecnología y mas cerca de los que aun no tienen aun de ese tipo.
Objetivo general.
Hacer que los programadores tengan mejores áreas de capacitación, con más infraestructura, y más tecnología, es decir, que obtengan mejores conocimientos sobre los sistemas robóticos.
Objetivo especifico.
- Conocer en qué lugares existen los mejores programadores e investigar con que tecnologías y planes de trabajo se capacitaron o con que empresas se encuentran laborando.
- Conocer las iniciativas y los planes de trabajo de las instituciones orientadas a la programación, informática o la robótica.
Marco teórico
Conforme la ciencia y la tecnología va avanzando, también todas las áreas avanzan según a donde se incline la tecnología.
Las áreas donde encontramos a la robótica son la mecánica, la electrónica, los sistemas electrónicos, las computadoras, el hardware y software, así nos lo dice merriam-webster en su diccionario, en el cual además nos dice “la robótica es la tecnología que se ocupa del diseño, la creación y la operación de los robots”
Los robots han captado la atención del mundo entero porque estos están transformando la forma de vida y el trabajo de las personas.
El autor del libro “avances en robótica y visión por computador nos dice que un robot es un manipulador para mover cargas, piezas, herramientas y dispositivos especiales según sea su trayectoria, programadas para realizar diversos trabajos.”
Capitulo 1
Introducción a la robótica
1.1 ¿Qué es la robótica?
El término "Robótica" fue acuñado por Isaac Asimov para describir la tecnología de los robots. Él mismo predijo hace años el aumento de una poderosa industria robótica, predicción que ya se ha hecho realidad. Recientemente se ha producido una explosión en el desarrollo y uso industrial de los robots tal que se ha llegado al punto de hablar de "revolución de los robots" y "era de los robots".
El término robótica puede ser definido desde diversos puntos de vista:
"La Robótica es la conexión inteligente de la percepción a la acción"...
En base a su objetivo:
"La Robótica consiste en el diseño de sistemas. Actuadores de locomoción, manipuladores, sistemas de control, sensores, fuentes de energía, software de calidad. Todos estos subsistemas tienen que ser diseñados para trabajar conjuntamente en la consecución de la tarea del robot"..
Supeditada a la propia definición del término robot:
"La Robótica describe todas las tecnologías asociadas con los robots"
1.2 ¿De dónde proviene la palabra robot?. ¿Qué es un robot?
La palabra robot fue usada por primera vez en el año 1921, cuando el escritor Checo KarelCapek (1890 - 1938) estrena en el teatro nacional de Praga su obra Rossum's Universal Robot (R.U.R.). Su origen es de la palabra eslava robota, que se refiere al trabajo realizado de manera forzada. La trama era sencilla: el hombre fabrica un robot, luego el robot mata al hombre.
Muchas películas han seguido mostrando a los robots como máquinas dañinas y amenazadoras. Sin embargo, películas más recientes, como la saga de "La Guerra de las Galaxias" desde 1977, retratan a robots como "C3PO" y "R2D2" como ayudantes del hombre. "Número 5" de "Cortocircuito" y "C3PO" realmente tienen apariencia humana. Estos robots que se fabrican con look humano se llaman “androides”.
La mayoría de los expertos en Robótica afirmaría que es complicado dar una definición universalmente aceptada. Las definiciones son tan dispares como se demuestra:
Ingenio mecánico controlado electrónicamente, capaz de moverse y ejecutar de forma automática acciones diversas, siguiendo un programa establecido.
Máquina que en apariencia o comportamiento imita a las personas o a sus acciones como, por ejemplo, en el movimiento de sus extremidades
Un robot es una máquina que hace algo automáticamente en respuesta a su entorno.
Un robot es un puñado de motores controlados por un programa de ordenador.
Un robot es un ordenador con músculos.
Es cierto, como acabamos de observar, que los robots son difíciles de definir. Sin embargo, no es necesariamente un problema el que no esté todo el mundo de acuerdo sobre su definición. Quizás, Joseph Engelberg (padre de la robótica industrial) lo resumió inmejorablemente cuando dijo: "Puede que no se capaz de definirlo, pero sé cuándo veo uno".
La imagen 1.1 del robot como una máquina a semejanza del ser humano, pareciéndose al hombre desde entonces, existiendo diversas realizaciones con este fin.
El ciudadano industrializado que vive a caballo entre el siglo XX y el XXI se ha visto en la necesidad de emprender, en escasos 25 años, el significado de un buen número de nuevos términos marcados por su alto contenido tecnológico. De ellos sin duda el más relevante haya sido el ordenador (computador).
Éste, está introducido hoy en día en su versión personal en multitud de hogares, y el ciudadano medio va conociendo en creciente proporción, además de su existencia, su modo de uso y buena parte de sus posibilidades.
Pero dejando de lado esta verdadera revolución social, existen otros conceptos procedentes del desarrollo tecnológico que han superado las barreras impuestas por las industrias y centros de investigación, incorporándose en cierta medida al lenguaje coloquial. Es llamativo como entre éstas destaca el concepto robot.
Pero el robot industrial, que se conoce y emplea en nuestros días, no surge como consecuencia de la tendencia o afición de reproducir seres vivientes, sino de la necesidad. Fue la necesidad la que dio origen a la agricultura, el pastoreo, la caza, la pesca, etc. Más adelante, la necesidad provoca la primera revolución industrial con el descubrimiento de la máquina de vapor de Watt y, actualmente, la necesidad ha cubierto de ordenadores la faz de la tierra.
Inmersos en la era de la informatización, la imperiosa necesidad de aumentar la productividad y mejorar la calidad de los productos, ha hecho insuficiente la automatización industrial rígida, dominante en las primeras décadas del siglo XX, que estaba destinada a la fabricación de grandes series de una restringida gama de productos. Hoy día, más de la mitad de los productos que se fabrican corresponden a lotes de pocas unidades.
Al enfocarse la producción industrial moderna hacia la automatización global y flexible, han quedado en desuso las herramientas, que hasta hace poco eran habituales:
• Forja, prensa y fundición
• Esmaltado
• Corte
• Encolado
• Desbardado
• Pulido.
Finalmente, el resto de los robots instalados en 1979 se dedicaban al montaje y labores de inspección. En dicho año, la industria del automóvil ocupaba el 58% del parque mundial, siguiendo en importancia las empresas constructoras de maquinaria eléctrica y electrónica. En 1997 el parque mundial de robots alcanzó la cifra de aproximadamente 830.000 unidades, de los cuales la mitad se localizaba en Japón.
1.3 Tipos de robot
Desde un punto de vista muy general los robots pueden ser de los siguientes tipos:
Androides
Una visión ampliamente compartida es que todos los robots son "androides". Los androides son artilugios que se parecen y actúan como seres humanos. Los robots de hoy en día vienen en todas las formas y tamaños, pero a excepción de los robots que aparecen en las ferias y espectáculos, no se parecen a las personas y por tanto no son androides. Actualmente, los androides reales sólo existen en la imaginación y en las películas de ficción. (Imagen 1.2)
Móviles
Los robots móviles están provistos de patas, ruedas u orugas que los capacitan para desplazarse de acuerdo a su programación. Elaboran la información que reciben a través de sus propios sistemas de sensores y se emplean en determinado tipo de instalaciones industriales, sobre todo para el transporte de mercancías en cadenas de producción y almacenes. También se utilizan robots de este tipo para la investigación en lugares de difícil acceso o muy distantes, como es el caso de la exploración espacial y de las investigaciones o rescates submarinos.
Cuentan con gran capacidad de desplazamiento, basados en carros o plataformas y dotados de un sistema locomotor de tipo rodante. Siguen su camino por telemando o guiándose por la información recibida de su entorno a través de sus sensores.(Imagen 1.21 y 1.24)
Industriales
Los robots industriales son artilugios mecánicos y electrónicos destinados a realizar de forma automática determinados procesos de fabricación o manipulación.
También reciben el nombre de robots algunos electrodomésticos capaces de realizar varias operaciones distintas de forma simultánea o consecutiva, sin necesidad de intervención humana, como los también llamados “procesadores”, que trocean los alimentos y los someten a las oportunas operaciones de cocción hasta elaborar un plato completo a partir de la simple introducción de los productos básicos.
Los robots industriales, en la actualidad, son con mucho los más frecuentemente encontrados. Japón y Estados Unidos lideran la fabricación y consumo de robots industriales siendo Japón el número uno. Es curioso ver cómo estos dos países han definido al robot industrial:
• La Asociación Japonesa de Robótica Industrial (JIRA): Los robots son "dispositivos capaces de moverse de modo flexible análogo al que poseen los organismos vivos, con o sin funciones intelectuales, permitiendo operaciones en respuesta a las órdenes humanas".
• El Instituto de Robótica de América (RIA): Un robot industrial es "un manipulador multifuncional y reprogramable diseñado para desplazar materiales, componentes, herramientas o dispositivos especializados por medio de movimientos programados variables con el fin de realizar tareas diversas".
La definición japonesa es muy amplia, mientras que la definición americana es más concreta. Por ejemplo, un robot manipulador que requiere un operador "mecánicamente enlazado" a él se considera como un robot en Japón, pero no encajaría en la definición americana. Asimismo, una máquina automática que no es programable entraría en la definición japonesa y no en la americana. Una ventaja de la amplia definición japonesa es que a muchos de los dispositivos automáticos cotidianos se les llama "robots" en Japón. Como resultado, los japoneses han aceptado al robot en su cultura mucho más fácilmente que los países occidentales, puesto que la definición americana es la que es internacionalmente aceptada. (Imagen 1.22)
Médicos
Los robots médicos son, fundamentalmente, prótesis para disminuidos físicos que se adaptan al cuerpo y están dotados de potentes sistemas de mando. Con ellos se logra igualar con precisión los movimientos y funciones de los órganos o extremidades que suplen. (Imagen 1.23)
Teleoperadores
Hay muchos inventos robóticos que no encajan exactamente en la definición precisa. Un ejemplo son los teleoperadores. Dependiendo de cómo se defina un robot, los teleoperadores pueden o no clasificarse como robots. Los teleoperadores se controlan remotamente por un operador humano. Cuando pueden ser considerados robots se les llama "telerobots". Cualquiera que sea su clase, los teleoperadores son generalmente muy sofisticados y extremadamente útiles en entornos peligrosos tales como residuos químicos y desactivación de bombas.
Se puede concretar más, atendiendo a la arquitectura de los robots. La arquitectura, definida por el tipo de configuración general del robot, puede ser metamórfica. El concepto de metamorfismo, de reciente aparición, se ha introducido para incrementar la flexibilidad funcional de un robot a través del cambio de su configuración por el propio robot. El metamorfismo admite diversos niveles, desde los más elementales tales como cambio de herramienta o de efector terminal, hasta los más complejos como el cambio o alteración de algunos de sus elementos o subsistemas estructurales.
Los dispositivos y mecanismos que pueden agruparse bajo la denominación genérica del robot, tal como se ha indicado, son muy diversos y es por tanto difícil establecer una clasificación coherente de los mismos que resista un análisis crítico y riguroso. La subdivisión de los robots, con base en su arquitectura, se hace en los siguientes grupos: Poliarticulados, Móviles, Androides, Zoomórficos e Híbridos.
Poliarticulados
Bajo este grupo están los robots de muy diversa forma y configuración cuya característica común es la de ser básicamente sedentarios, aunque excepcionalmente pueden ser guiados para efectuar desplazamientos limitados y estar estructurados para mover sus elementos terminales en un determinado espacio de trabajo según uno o más sistemas de coordenadas y con un número limitado de grados de libertad. En este grupo se encuentran los manipuladores y algunos robots industriales, y se emplean cuando es preciso abarcar una zona de trabajo relativamente amplia o alargada, actuar sobre objetos con un plano de simetría vertical o reducir el espacio ocupado en la base.
Móviles
Cuentan con gran capacidad de desplazamiento, basados en carros o plataformas y dotados de un sistema locomotor de tipo rodante. Siguen su camino por telemando o guiándose por la información recibida de su entorno a través de sus sensores.
Las tortugas motorizadas diseñadas en los años cincuenta, fueron las precursoras y sirvieron de base a los estudios sobre inteligencia artificial desarrollados entre 1965 y 1973 en la Universidad de Stanford.
Estos robots aseguran el transporte de piezas de un punto a otro de una cadena de fabricación. Guiados mediante pistas materializadas a través de la radiación electromagnética de circuitos empotrados en el suelo, o a través de bandas detectadas fotoeléctricamente, pueden incluso llegar a sortear obstáculos y están dotados de un nivel relativamente elevado de inteligencia.
Androides
Estos intentan reproducir total o parcialmente la forma y el comportamiento cinemática del ser humano. Actualmente los androides son todavía dispositivos muy poco evolucionados y sin utilidad práctica, y destinados, fundamentalmente, al estudio y experimentación.
Uno de los aspectos más complejos de estos robots, y sobre el que se centra la mayoría de los trabajos, es el de la locomoción bípeda. En este caso, el principal problema es controlar dinámica y coordinadamente en el tiempo real el proceso y mantener simultáneamente el equilibrio del robot.
Zoomórficos
Los robots zoomórficos, que considerados en sentido no restrictivo podrían incluir también a los androides, constituyen una clase caracterizada principalmente por sus sistemas de locomoción que imitan a los diversos seres vivos.
A pesar de la disparidad morfológica de sus posibles sistemas de locomoción es conveniente agrupar a los robots zoomórficos en dos categorías principales: caminadores y no caminadores. El grupo de los robots zoomórficos no caminadores está muy poco evolucionado. Cabe destacar, entre otros, los experimentados efectuados en Japón basados en segmentos cilíndricos biselados acoplados axialmente entre sí y dotados de un movimiento relativo de rotación. En cambio, los robots zoomórficos caminadores multípedos son muy numerosos y están siendo experimentados en diversos laboratorios con vistas al desarrollo posterior de verdaderos vehículos terrenos, pilotados o autónomos, capaces de evolucionar en superficies muy accidentadas. Las aplicaciones de estos robots serán interesantes en el campo de la exploración espacial y en el estudio de los volcanes. (Imagen 1.25)
Híbridos
Estos robots corresponden a aquellos de difícil clasificación cuya estructura se sitúa en combinación con alguna de las anteriores ya expuestas, bien sea por conjunción o por yuxtaposición. Por ejemplo, un dispositivo segmentado, articulado y con ruedas, tiene al mismo tiempo uno de los atributos de los robots móviles y de los robots zoomórficos. De igual forma pueden considerarse híbridos algunos robots formados por la yuxtaposición de un cuerpo formado por un carro móvil y de un brazo semejante al de los robots industriales. En parecida situación se encuentran algunos robots antropomorfos y que no pueden clasificarse ni como móviles ni como androides, tal es el caso de los robots personales.
1.4 Impacto de la robótica
La Robótica es una nueva tecnología, que surgió como tal, hacia 1960. Han transcurrido pocos años y el interés que ha despertado, desborda cualquier previsión. Quizás, al nacer la Robótica en la era de la información, una propaganda desmedida ha propiciado una imagen irreal a nivel popular y, al igual que sucede con el microprocesador, la mitificación de esta nueva maquina, que de todas formas, nunca dejara de ser eso, una maquina.
Impacto en la educación
El auge de la Robótica y la imperiosa necesidad de su implantación en numerosas instalaciones industriales, requiere el concurso de un buen número de especialistas en la materia. La Robótica es una tecnología multidisciplinar. Hace uso de todos los recursos de vanguardia de otras ciencias afines, que soportan una parcela de su estructura.
Destacan las siguientes:
• Mecánica
• Cinemática
• Dinámica
• Matemáticas
• Automática
• Electrónica
• Informática
• Energía y actuadores eléctricos, neumáticos e hidráulicos
• Visión artificial
• Sonido de máquinas
• Inteligencia artificial.
Realmente la Robótica es una combinación de todas las disciplinas expuestas, más el conocimiento de la aplicación a la que se enfoca, por lo que su estudio se hace especialmente indicado en las carreras de Ingeniería Superior y Técnica y en los centros de formación profesional, como asignatura practica. También es muy recomendable su estudio en las facultades de informática en las vertientes dedicadas al procesamiento de imágenes, inteligencia artificial, lenguajes de robótica, programación de tareas, etc.
Finalmente, la Robótica brinda a investigadores y doctorados un vasto y variado campo de trabajo, lleno de objetivos y en estado inicial de desarrollo.
La abundante oferta de robots educacionales en el mercado y sus precios competitivos, permiten a los centros de enseñanza complementar un estudio teórico de la Robótica, con las prácticas y ejercicios de experimentación e investigación adecuados.
Una formación en robótica localizada exclusivamente en el control no es la más útil para la mayoría de los estudiantes, que de trabajar con robots lo harán como usuarios y no como fabricantes. Sin embargo, no hay que perder de vista que se esta formando a ingenieros, y que hay que proveerles de los medios adecuados para abordar, de la manera más adecuada, los problemas que puedan surgir en el desarrollo de su profesión.
Impacto en la automatización industrial
El concepto que existía sobre automatización industrial se ha modificado profundamente con la incorporación al mundo del trabajo del robot, que introduce el nuevo vocablo de "sistema de fabricación flexible", cuya principal característica consiste en la facilidad de adaptación de este núcleo de trabajo, a tareas diferentes de producción.
Las células flexibles de producción se ajustan a necesidades del mercado y están constituidas, básicamente, por grupos de robots, controlados por ordenador. Las células flexibles disminuyen el tiempo del ciclo de trabajo en el taller de un producto y liberan a las personas de trabajos desagradables y monótonos.
La interrelación de las diferentes células flexibles a través de potentes computadores, dará lugar a la factoría totalmente automatizada, de las que ya existen algunas experiencias.
Impacto en la competitividad
La adopción de la automatización parcial y global de la fabricación, por parte de las poderosas compañías multinacionales, obliga a todas las demás a seguir sus pasos para mantener su supervivencia.
Cuando el grado de utilización de maquinaria sofisticada es pequeño, la inversión no queda justificada. Para poder compaginar la reducción del número de horas de trabajo de los operarios y sus deseos para que estén emplazadas en el horario normal diurno, con el empleo intensivo de los modernos sistemas de producción, es preciso utilizar nuevas técnicas de fabricación flexible integral.
Impacto sociolaboral
El mantenimiento de las empresas y el consiguiente aumento en su productividad, aglutinan el interés de empresarios y trabajadores en aceptar, por una parte la inversión económica y por otra la reducción de puestos de trabajo, para incorporar las nuevas tecnologías basadas en robots y computadores.
Las ventajas de los modernos elementos productivos, como la liberación del, hombre de trabajos peligrosos, desagradables o monótonos y el aumento de la productividad, calidad y competitividad, a menudo, queda eclipsado por el aspecto negativo que supone el desplazamiento de mano de obra, sobre todo en tiempos de crisis. Este temor resulta infundado si se analiza con detalle el verdadero efecto de la robotización.
En el caso de España en 1998 existían aproximadamente 5000 robots instalados, lo que supone la sustitución de 10000 puestos de trabajo. El desempleo generado quedará completamente compensado por los nuevos puestos de trabajo que surgirán en el sector de la enseñanza, los servicios, la instalación, mantenimiento y fabricación de robots, pero especialmente por todos aquellos que se mantendrán, como consecuencia de la revitalización y salvación de las empresas que implanten los robots.
1.5 ¿Qué esperamos de los robots?
En las historias de robots de Isaac Asimov, éste prevé un mundo futuro en el que existen reglas de seguridad para que los robots no puedan ser dañinos para los seres humanos. Por tal razón Asimov propuso las siguientes tres leyes de la robótica:
1ª.- Un robot no puede dañar a un ser humano o, a través de la inacción, permitir que se dañe a un ser humano.
2ª.- Un robot debe obedecer las órdenes dadas por los seres humanos, excepto cuando tales órdenes estén en contra de la primera ley.
3ª.- Un robot debe proteger su propia existencia siempre y cuando esta protección no entre en conflicto con la primera y segunda ley.
Sin llegar a la ciencia-ficción, por ahora nos gustaría que los robots tuvieran las siguientes características:
• Autónomos, que pudiesen desarrollar su tarea de forma independiente.
• Fiables, que siempre realizasen su tarea de la forma esperada.
• Versátiles, que pudiesen ser utilizados para varias tareas sin necesidad de modificaciones en su control.
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Capitulo 2
Origen y desarrollo de la robótica
2.1 ¿Cuándo aparecen los robots tal y como los conocemos en la actualidad?
Androides que posean una funcionalidad completa se encuentran muy alejados de la actualidad debido a la multitud de problemas que aún deben ser resueltos. Sin embargo, algunos robots reales sofisticados que trabajan hoy en día están revolucionando los lugares de trabajo. Estos robots no tienen la romántica apariencia humana de los androides, de hecho son manipuladores (brazos y manos) industriales controlados por ordenador; son tan diferentes a la imagen popular que sería muy fácil no reconocerlos.
Con el objetivo de diseñar una maquina flexible, adaptable al entorno y de fácil manejo, George Devol, pionero de la Robótica Industrial, patentó en 1948, un manipulador programable que fue el germen del robot industrial. En 1948 R.C. Goertz del ArgonneNationalLaboratory, desarrolló, con el objetivo de manipular elementos radioactivos sin riesgo para el operador, el primer tele manipulador. Éste consistía en un dispositivo mecánico maestro-esclavo. El manipulador maestro, reproducía fielmente los movimientos de este. El operador además de poder observar a través de un grueso cristal el resultado de sus acciones, sentía a través del dispositivo maestro, las fuerzas que el esclavo ejercía sobre el entorno. (Imagen 2.26)
Años mas tarde, en 1954, Goertz hizo uso de la tecnología electrónica y del servocontrol sustituyendo la transmisión mecánica por eléctrica y desarrollando así el primer tele manipulador con servocontrol bilateral. Otro de los pioneros de la tele manipulación fue Ralph Mosher, ingeniero de la General Electric que en 1958 desarrollo un dispositivo denominado Handy-Man, consistente en dos brazos mecánicos teleoperados mediante un maestro del tipo denominado exoesqueleto. Junto a la industria nuclear, a lo largo de los años sesenta la industria submarina comenzó a interesarse por el uso de los tele manipuladores.
A este interés se sumó la industria espacial en los años setenta. La evolución de los tele manipuladores a lo largo de los últimos años no ha sido tan espectacular como la de los robots. Recluidos en un mercado selecto y limitado (industria nuclear, militar, espacial, etc.) son en general desconocidos y comparativamente poco atendidos por los investigadores y usuarios de robots. Por su propia concepción, un tele manipulador precisa el mando continuo de un operador, y salvo por las aportaciones incorporadas con el concepto del control supervisado y la mejora de la tele presencia promovida hoy día por la realidad virtual, sus capacidades no han variado mucho respecto a las de sus orígenes.
La sustitución del operador por un programa de ordenador que controla los movimientos del manipulador dio paso al concepto de robot. La primera patente de un dispositivo robótico fue solicitada en marzo de 1954 por el inventor británico C.W. Kenward. Dicha patente fue emitida en el Reino Unido en 1957, sin embargo fue Geoge C. Devol, ingeniero norteamericano, inventor y autor de varias patentes, el que estableció las bases del robot industrial moderno. En 1954 Devol concibió la idea de un dispositivo de transferencia de artículos programada que se patentó en Estados Unidos en 1961.
En 1956 Joseph F. Engelberger es director de ingeniería de la división aeroespacial de la empresa Manning Maxwell y Moore en Stanford, Conneticut. Juntos Devol y Engelberger comenzaron a trabajar en la utilización industrial de sus máquinas, fundando la ConsolidatedControlsCorporation, que más tarde se convierte en Animación (Universal Automation), e instalando su primera máquina Unimate (1960), en la fábrica de General Motors de Trenton, Nueva Jersey, en una aplicación de fundición por inyección. Devol predijo que el robot industrial "ayudaría al trabajador de las fábricas del mismo modo en que las máquinas de ofimática habían ayudado al oficinista". Se produjo un boom de la idea de la fábrica del futuro, aunque en un primer intento el resultado y la viabilidad económica fueron desastrosos.
2.2 Generaciones
La introducción de los microprocesadores desde los años 70 ha hecho posible que la tecnología de los robots haya sufrido grandes avances, los modernos ordenadores han ofrecido un cerebro a los músculos de los robots mecánicos. Ha sido esta fusión de electrónica y mecánica la que ha hecho posible al moderno robot, los japoneses han acuñado el término "mecatrónica" para describir esta fusión.
El año 1980 fue llamado "primer año de la era robótica" porque la producción de robots industriales aumentó ese año un 80 % respecto del año anterior.
Primera y segunda generación
Los cambios en Robótica se suceden tan deprisa que ya se ha pasado de unos robots relativamente primitivos a principios de los 70, a una segunda generación. La primera generación de robots era reprogramable, de tipo brazo, dispositivos manipuladores que sólo podían memorizar movimientos repetitivos, asistidos por sensores internos que les ayudan a realizar sus movimientos con precisión. La segunda generación de robots entra en escena a finales de los 70, tienen sensores externos (tacto y visión por lo general) que dan al robot información (realimentación) del mundo exterior. Estos robots pueden hacer elecciones limitadas o tomar decisiones y reaccionar ante el entorno de trabajo, se les conoce como robots adaptativos.
Tercera generación
La tercera generación acaba de surgir, está surgiendo en estos años, emplean la inteligencia artificial y hacen uso de los ordenadores tan avanzados de los que se puede disponer en la actualidad. Estos ordenadores no sólo trabajan con números, sino que también trabajan con los propios programas, hacen razonamientos lógicos y aprenden. La IA permite a los ordenadores resolver problema inteligentemente e interpretar información compleja procedente de avanzados sensores.
2.3Tendencias futuras
Durante años los robots han sido considerados útiles sólo si se empleaban como manipuladores industriales. Recientemente han irrumpido varios roles nuevos para los robots. A diferencia de los tradicionales robots fijos de manipulación y fabricación, estos nuevos robots móviles pueden realizar tareas en un gran número de entornos distintos. A estos robots no industriales se les conoce como robots de servicio.
Los robots de servicio proporcionan muchas funciones de utilidad, se emplean para el ocio, la educación, fines de bienestar personal y social. Por ejemplo, hay prototipos que recorren los pasillos de los hospitales y cárceles para servir alimentos, otros navegan en oficinas para repartir el correo a los empleados. Los robots de servicios son idealmente adecuados al trabajo en áreas demasiado peligrosas para la vida humana y a explorar lugares anteriormente prohibidos a los seres humanos. Han probado ser valiosos en situaciones de alto riesgo como en la desactivación de bombas y en entornos contaminados radioactiva y químicamente.
Este crecimiento revolucionario en el empleo de robots como dispositivos prácticos es un indicador de que los robots desempeñarán un importante papel en el futuro. Los robots del futuro podrán relevar al hombre en múltiples tipos de trabajo físico. Joseph Engelberg, padre de la robótica industrial, está investigando en una especie de robot mayordomo o sirviente doméstico. Se piensa que los robots están en ese momento crítico antes de la explosión del mercado, como lo estuvieron los PC,s en 1975. El campo de la robótica se desbordará cuando los robots sean de dominio público, esta revolución exigirá que la gente de la era de la información no sea "analfabeta robótica".
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Capitulo 3
El sistema robótico
3.1 Análisis del sistema. Unidades funcionales
Todos los robots son sistemas, es decir, constan de componentes que forman un todo. El sistema robótico se puede analizar de lo general a lo particular utilizando el análisis sistemático. El primer paso es considerar al sistema como una "caja negra", no sabemos qué hay en su interior, pero podemos identificar la entrada y salida del sistema. La entrada genuina al robot está constituida por las órdenes humanas; la salida está formada por diversos tipos de trabajo realizado automáticamente.
La segunda etapa o paso de análisis es mirar dentro de la caja negra donde encontramos los subsistemas o unidades funcionales del robot. Cada unidad funcional realiza una función específica y tiene su propia entrada y salida. Los robots tienen las siguientes unidades funcionales principales:
• Estructura mecánica
• Transmisiones
• Sistema de accionamiento (actuadores)
• Sistema sensorial (sensores)
• Elementos terminales
• Sistema de control (controlador)
• Alimentación
La función del controlador es gobernar el trabajo de los actuadores (los dispositivos que originan el movimiento) y las transmisiones (modificadores del movimiento). La alimentación proporciona la energía necesaria para todo el sistema. Además de estos tres subsistemas, los robots de segunda generación incorporan sensores que reciben la señal de realimentación procedente de los actuadores pasando la información al controlador, que debe calcular la corrección del error. El entorno proporciona también información que reciben los sensores y se envía de nuevo al controlador para hacer los ajustes necesarios para la realización de la tarea.
3.2 Diseño de un Robot
En general hay cuatro tipos distintos de soluciones para los problemas a los que un robot se enfrenta. Dependiendo de las restricciones del problema, un tipo de solución será más apropiado que otro, pero raramente será un tipo aislado de soluciones quien proporcione el mejor resultado.
• Ingeniería del entorno.
• Cambio de la forma física del robot.
• Cambio del tipo de acciones que el robot lleva a cabo.
• Software de control más sofisticado para dirigir el comportamiento del robot.
Ingeniería del entorno
Los humanos utilizamos este método continuamente para hacernos la vida más fácil. Cuando estamos diseñando un robot hay ciertas características del entorno que podrían simplificar el diseño del mismo. Por ejemplo un robot de limpieza que en vez de trabajar de día trabajara de noche, evitando así el problema de la gente moviéndose por su entorno.
Cambio de la forma física del robot
La forma de un robot puede tener un gran impacto en sus prestaciones. Un robot no cilíndrico corre mayor riesgo de quedar atrapado por una disposición desfavorable de obstáculos o de fallar al encontrar un camino en un espacio estrecho o intrincado.
Consideremos dos robots del mismo tamaño, uno cilíndrico y el otro cuadrado. Ambos encuentran un paso estrecho según se mueven. Un algoritmo sencillo permitirá al robot cilíndrico pasar, el robot choca, gira y lo intenta de nuevo hasta que pasa. Esto es así de simple porque el robot es capaz de girar estando en contacto con el obstáculo.
El robot cuadrado, por el contrario, tiene que retroceder y girar si quiere usar la misma táctica. Por tanto, siempre se requiere un algoritmo más complejo para la navegación de un robot cuadrado que para la de uno cilíndrico. Para entender la razón de esto, tenemos que apelar a un concepto avanzado en robótica conocido como espacio de configuraciones.
Software de control más sofisticado para dirigir el comportamiento del robot
Un diseño sencillo puede ser suficiente para realizar la tarea encomendada si el software de control es lo suficientemente completo como para resolver todos los problemas a los que se enfrente.
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Capitulo 4
Aplicaciones de la robótica
4.1 Clasificación
En la actualidad los robots se usan de manera extensa en la industria, siendo un elemento indispensable en una gran parte de los procesos de manufactura. Impulsados principalmente por el sector del automóvil, los robots han dejado de ser máquinas misteriosas propias de la ciencia-ficción para ser un elemento más de muchos de los talleres y líneas de producción. Por su propia definición el robot industrial es multifuncional, esto es, puede ser aplicado a un número, en principio ilimitado, de funciones. No obstante, la práctica ha demostrado que su adaptación es óptima en determinados procesos (soldadura, paletización, etc.) en los que hoy día el robot es sin duda alguna, la solución más rentable.
Junto con estas aplicaciones, ya arraigadas, hay otras novedosas en las que si bien la utilización del robot no se realiza a gran escala, si se justifica su aplicación por las condiciones intrínsecas del medio de trabajo (ambientes contaminados, salas asépticas, construcción, etc.) o la elevada exigencia en cuanto a calidad de los resultados (medicina, etc.). Estos robots se han venido llamando robots de servicio.
4.2 Aplicaciones Industriales
La implantación de un robot industrial en un determinado proceso exige un detallado estudio previo del proceso en cuestión, examinando las ventajas e inconvenientes que conlleva la introducción del robot. Será preciso siempre estar dispuesto a admitir cambios en el desarrollo del proceso primitivo (modificaciones en el diseño de piezas, sustitución de unos sistemas por otros, etc.) que faciliten y hagan viable la aplicación del robot.
• Trabajos en fundición
• Soldadura
• Aplicación de materiales
• Aplicación de sellantes y adhesivos
• Alimentación de máquinas
• Procesado
• Corte
• Montaje
• Paletización
• Control de calidad
• Manipulación en salas blancas
En cuanto al tipo de robot a utilizar, habrá que considerar aspectos de diversa índole como espacio de trabajo, velocidad de carga, capacidad de control, costo, etc.
4.3 Nuevos sectores de aplicación
Las aplicaciones de la robótica examinadas anteriormente responden a los sectores que, como el del automóvil o el de la manufactura, han sido desde hace 30 años usuarios habituales de los robots industriales. Este uso extensivo de los robots en los citados se ha visto propiciado por la buena adaptación del robot industrial a las tareas repetitivas en entornos estructurados. De este modo, la competitividad del robot frente a otras soluciones de automatización se justifica por su rápida adaptación a series cortas, sus buenas características de precisión y rapidez, y por su posible reutilización con costes inferiores a los de otros sistemas.
Sin embargo, existen otros sectores donde no es preciso conseguir elevada productividad, en los que las tareas a realizar no son repetitivas, y no existe un conocimiento detallado del entorno. Entre estos sectores podría citarse la industria nuclear, la construcción, la medicina o el uso doméstico. En ninguno de ellos existe la posibilidad de sistematizar y clasificar las posibles aplicaciones, pues éstas responden a soluciones aisladas a problemas concretos. Este tipo de robots ha venido a llamarse robots de servicio y están siendo aplicados en sectores como:
• Agricultura y silvicultura
• Ayuda a discapacitados
• Construcción
• Domésticos
• Entornos peligrosos
• Espacio
• Medicina y salud
• Minería
• Entornos submarinos
• Vigilancia y seguridad
• Telepresencia
En general, la aplicación de la robótica a estos sectores se caracteriza por la falta de estructuración tanto del entorno como de la tarea a realizar, y la menor importancia de criterios de rentabilidad económica frente a la de realizar tareas en entornos peligrosos o en los que no es posible el acceso de las personas. Estas características obligan a que los robots de servicio cuenten con un mayor grado de inteligencia, puesto que se traduce en el empleo de sensores y del software adecuado para la toma rápida de decisiones. Puesto que en muchas ocasiones el estado actual de la inteligencia artificial (disciplina que aborda esta problemática) no está lo suficientemente desarrollado como para resolver las situaciones planteadas a los robots de servicio, es frecuente que estos cuenten con un mando remoto, siendo en muchas ocasiones robots teleoperados.
Centros de investigación en robótica, como la universidad de Carnegie-Mellon o el Jet Propulsión Laboratory (JPL) en Estados Unidos, han orientado desde hace tiempo buena parte de sus esfuerzos de investigación en robótica en esta línea, desarrollando robots especializados, capacitados para trabajar en el exterior, en entornos no estructurados y peligrosos (superficie de planetas, volcanes, desastres nucleares, etc.).
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4.4 Glosario
- Acuñado: Imprimir un objeto de metal, especialmente una moneda o una medalla, mediante un cuño o troquel.
- Subyace:Estar una cosa por debajo de otra u oculta tras ella
- Artilugio:Mecanismo o aparato de manejo complicado
- Metamórfica: que lo ha sufrido
- Intrínseca: Que es propio o característico de una cosa por sí misma y no por causas exteriores
jueves, 2 de diciembre de 2010
algebra boleana
ALGEBRA BOOLEANA “Boole interpreto su sistema a la manera aristotélica, como un álgebra de clases y de sus propiedades, y al hacerlo amplio la antigua lógica de clases y la liberó de los límites del silogismo”.
Martin Gardner.
INTRODUCCIÓN.
El álgebra booleana fue desarrollada por George Boole y en su libro An investigation of the laws of Thought, publicado en 1854, muestra las herramientas para que las proposiciones lógicas sean manipuladas en forma algebraica. Debido al carácter abstracto de sus principios no tuvo una aplicación directa sino hasta 1938 en que la compañía de teléfonos Bell de Estados Unidos la utilizo para realizar análisis de los circuitos de su red telefónica. En ese mismo año Claude E. Shannon, entonces estudiante de postgrado del Instituto Tecnológico de Massachussets, a partir del álgebra de Boole creó la llamada álgebra de conmutación para representar las propiedades de conmutación eléctrica biestables, demostrando con esto que el álgebra booleana se adapta perfectamente al diseño y representación de circuitos lógicos de control basados en relés e interruptores.
Los circuitos lógicos de control tienen una gran importancia ya que las computadoras, los sistemas telefónicos, los robots y cualquier operación automatizada en una empresa, son algunos de los ejemplos de la aplicación de estos y del álgebra booleana.
Una señal es la representación de información, y puede aparecer en forma de valor o de una cadena de valores de una magnitud física. Existen principalmente dos clases de señales: analógicas y digitales.
La señal analógica tiene como característica principal el continuo cambio de magnitud, de la misma manera que una corriente eléctrica y una presión de gas.
En la señal digital los posibles valores de tensión están divididos en un número infinito de intervalos, a cada uno de los cuales está asignado un valor o una cadena de valores como información. Una señal digital puede obtenerse de una manera analógica asignando ciertos umbrales de sensibilidad.
La señal binaria es una señal digital con solo dos valores posibles: conectado-desconectado, verdadero-falso, 1-0.
EXPRESIONES BOOLEANAS.
El álgebra booleana trabaja con señales binarias. Al mismo tiempo una gran cantidad de sistemas de control, también conocidos como digitales, usan señales binarias y estas son un falso o un verdadero que provienen de sensores que mandan la información al circuito de control, mismo que lleva a cabo la evaluación para obtener un valor que indicará si se lleva a cabo o no una determinada actividad, como encender un foco, arrancar un equipo de ventilación en un cine o ejecutar una operación matemática en una computadora.
Los sensores pueden ser “ópticos”, como los que se usan en las tiendas departamentales (de proximidad); “magnéticos”, como los que permiten detectar armas en aeropuertos; de “temperatura”, como los que utiliza un sistema de calefacción, los refrigeradores o bien el mismo termostato que controla el sistema de enfriamiento del motor de un vehículo; de “nivel”, ya que un flotador como el que tiene un tinaco o una cisterna para controlar la cantidad de agua, es un sensor que puede mandar información a un circuito de control.
En cada uno de estos grupos de sensores existen tipos, tamaños y modelos, de acuerdo con el uso y funcionamiento, de forma que existen infrarrojos, laser, fotoeléctricos y de ultrasonido, entre otros.
Para resolver un problema práctico en el cual se desea automatizar un proceso, es necesario realizar un análisis detallado de lo que se quiere lograr así como de los tipos de sensores necesarios para obtener las señales. Una vez que se conoce esto se plantea el funcionamiento del circuito lógico en una expresión matemática, la cual recibe el nombre de función booleana, y cada una de la variables de que está integrada esta función representa un sensor que provee al circuito de una señal de entrada.
Se puede decir que en general una expresión booleana es un sistema de símbolos que incluyen 1,0, algunas variables y las operaciones lógicas.
PROPIEDADES DE LAS EXPRESIONES BOOLEANAS.
Las expresiones booleanas poseen las siguientes propiedades:
Están compuestas de literales (A, B, C, …) y cada una de ellas representa la señal de un sensor. Un ejemplo es F=A^' BD+AB'CD.
El valor de las señales o de la función sólo puede ser 0 o 1, falso o verdadero.
Además de literales, en la expresión booleana se puede tener el valor de 0 o 1. Por ejemplo: F=A^' BD1+AB^' CD+0.
Las literales de las expresiones booleanas pueden estar conectadas por medio de los operadores lógicos And (∧), Or (∨) y Not ('). El operador And es una multiplicación lógica que se indica por medio de un paréntesis, un punto o simplemente poniendo juntas las variables que se multiplican, por ejemplo el producto de A y B se expresa como (A)(B)=A⋅B=AB; el Or es una suma lógica que se indica con el signo +; y el operador Not es el complemento o negación de una señal que se indica por un apostrofe ('). En la siguiente expresión se muestra la forma en que se representan los operadores:
F=A^' BD1+AB^' CD+0
=A'∧B∧D∧1∨A∧B'∧C∧D∨0
Es posible obtener el valor de una expresión booleana sustituyendo en cada una de las literales el valor de 0 o 1, teniendo en cuenta el comportamiento de los operadores lógicos. En las siguientes tablas se muestra la manera en la que se aplica esta propiedad:
And Or Not
A B A∧B=AB A B (A∨B)=A+B A A'
1 1 1 1 1 1 1 0
1 0 0 1 0 1 0 1
0 1 0 0 1 1
0 0 0 0 0 0
Hay que tener un presente que en el algebra booleana:
1+1=1
1+1+1=1
0+1=1
0+0=0
Ya que el valor máximo es 1.
Además de las operaciones básicas, también es posible aplicar la ley de De Morgan de forma semejante a como se aplica en teoría de conjuntos. El siguiente ejemplo muestra la aplicación de esta propiedad:
(ABCD)^'=A^'+B^'+C^'+D'
(A+B+C+D)^'=A'B'C'D'
OPTIMIZACION DE EXPRESIONES BOOLEANAS.
Cuando uno se plantea, en general la expresión booleana obtenida no necesariamente es la óptima, esto es, la más fácil, clara y sencilla de implementar es utilizando compuertas lógicas. La expresión que resulta del planteamiento del problema puede ser simplificada empleando para ello teoremas y postulados del álgebra booleana o bien mapas de Karnaugh.
Simplificación de expresiones booleanas mediante teoremas del álgebra de boole.
Los teoremas que se van a utilizar se derivan de los postulados del álgebra booleana, y permiten simplificar las expresiones lógicas o transformarlas en otras que son equivalentes. Una expresión simplificada se puede implementar con menos equipo y su circuito es más claro que el que corresponda a la expresión no simplificada.
A continuación se presenta una lista de teoremas, cada uno su “dual”.
Número Teorema Dual
1ª 0A=0 1+A=1
2ª 1A=A 0+A=A
3ª AA=A A+A=A
4ª AA^'=0 A+A^'=1
5ª AB=BA A+B=B+A
6ª ABC=A(BC) A+B+C=A+(B+C)
7ª (AB…Z)^'=A^'+B^'+⋯+Z' (A+B+⋯+C)^'=A^' B^'…Z'
8ª AB+AC=A(B+C) (A+B)(A+C)=A+BC
9ª AB+AB^'=A (A+B)(A+B')=A
10ª A+AB=A A(A+B)=A
11ª A+A^' B=A+B A(A^'+B)=AB
12ª CA+CA^' B=CA+CB (C+A)(C+A^'+B)=(C+A)(C+B)
13ª AB+A^' C+BC=AB+A'C (A+B)(A^'+C)(B+C)=(A+B)(A^'+C)
En esta tabla A representa no solo una variable, sino también un término o factor, o bien una expresión.
Para obtener el “dual” de un teorema se convierte cada 0 (cero) en 1 (uno) y cada 1 (uno) en 0 (cero), los signos más (+) se convierten en paréntesis, puntos o simplemente no se ponen, y los puntos en signos más (+). Además de esto, las variables no se complementan ya que al hacerlo se obtendría el complemento en lugar del dual.
Por otro lado, los teoremas 1 al 4 se aplican en cualquier otro caso los teoremas del 5 al 9 son propiedades que tiene el álgebra booleana, semejantes a las reglas de conjuntos correspondientes a las propiedades conmutativa, asociativa y de De Morgan. Por lo general los teoremas 11 al 13 se aplican en combinación, dependiendo de la expresión booleana.
La aplicación de los teoremas es muy sencilla: simplemente se comparan partes de la expresión con los teoremas que permitan hacer más simple la expresión, y esto se realiza hasta que ya no sea posible simplificar.
En general luego de un proceso de simplificación el resultado no siempre es 1, en cambio lo que se espera es obtener una expresión más simple conformada por menos variables.
En los ejemplos anteriores se utilizo un teorema a la vez, y esto se hizo para que no haya confusión en la aplicación de los mismos. Obviamente que cuando ya se tiene suficiente práctica, se pueden aplicar varios teoremas a la vez. Tampoco es necesario indicar qué teorema se usa, sin embargo aquí se hace para ilustrar la simplificación.
Comprensiblemente las expresiones booleanas a simplificar son el resultado del planteamiento de un problema que se busca resolver, tal y como se ilustro al inicio del capítulo con la función booleana
F=A^' B^' C^' D+A^' B^' CD+AB^' C^' D+AB^' CD+AB'CD'
Comúnmente este tipo de expresiones booleanas son factibles de ser simplificadas, como se muestra a continuación:
F=A^' B^' C^' D+A^' B^' CD+AB^' C^' D+AB^' CD+AB'CD'
F=A^' B^' D(C^'+C)+AB^' D(C^'+C)+AB'CD'
F=A^' B^' D+AB^' D+AB'CD'
F=B^' D(A^'+A)+AB'CD'
F=B^' D+AB'CD'
F=B'(D+D'AC)
F=B'(D+AC)
F=B^' D+AB'C
Es conveniente mencionar que con las funciones booleanas se pueden elaborar circuitos equivalentes tanto con la función booleana simplificada como con la que se obtuvo inicialmente, sin embargo el circuito lógico de la función booleana sin simplificar será más grande, complejo y usara mas equipo electrónico en su implementación.
Simplificación de expresiones booleanas usando mapas de Karnaugh
El método del mapa de Karnaugh es un procedimiento simple y directo para minimizar las expresiones booleanas, y fue por supuesto por Edward W. Veitch y modificado ligeramente por Maurice Karnaugh.
El mapa representa un diagrama visual de todas las formas posibles que se puede plantear una expresión booleana en forma normalizada. Al reconocer varios patrones se pueden obtener expresiones algebraicas alternas para la misma expresión, y de éstas se puede escoger la más simple, la cual e general es la que tiene el menor número de variables además de que esta expresión posiblemente no sea única.
Las tablas o mapas se dividen en cierto número de casillas, dependiendo de la cantidad de variables que intervengan en la expresión. El número de casillas se puede calcular con la formula
numero de casillas=2^n
En donde n es el número de variables. Así a una expresión de 2 variables le corresponderá un mapa de 4 casillas, a una de 3 variables un mapa de 8 casillas y así sucesivamente.
Un minitérmino es aquel que forma parte de la expresión y que se puede escribir de la manera más simple formando lo que se conoce en álgebra elemental como un monomio.
Por ejemplo, la expresión
F=X^' Y+XY
Consta de dos minitérminos, X'Y y XY, y como se muestra a continuación en las casillas respectivas de la tabla correspondiente se pone un 1 si el minitérmino se encuentra en la expresión o un 0 si no está:
Y
X 0 1
0 0
1 0 1
Para simplificar la expresión, en la tabla se agrupan los 1 de casillas adyacentes en bloques cuadrados o rectangulares de 2,4,8,16,…,2^n y se descartan las variables cuyo valor, 1 o 0, cambia de una casilla a otra. La regla es agrupar la información con el menor número posible de bloques ya que de cada uno de estos se obtiene cuando menos una literal, y los bloques deben estar conformados por el mayor número de casillas porque entre más grande sea el número de casillas agrupadas por bloque, más simple será la expresión booleana resultante.
En el mapa anterior la variable X no se conserva su valor ya que en la primera línea vale 0 y en la segunda 1, por lo tanto se elimina. Sin embargo, Y mantiene el valor de 1 en ambas casillas, ya que en este caso el bloque que agrupa la información se encuentra solamente en la columna de la derecha. De esta forma se obtiene que la expresión simplificada del mapa de Karnaugh es F=Y.
Como se ve, la simplificación anterior consiste en la aplicación de los postulados del álgebra booleana, pero de manera gráfica.
Para simplificar una expresión que incluye tres variables se tiene que el mapa consta de 8 casillas. Hay que observar que la secuencia en que se coloca la expresión en la tabla no es la binaria ascendente, sino una de forma que solamente existe un cambio de 0 a 1 o de 1 a 0 a la vez, esto es, una en la que no debe cambiar más que un bit en cada paso. A esta forma de arreglar los bits se le llama código reflejado.
En general se tiene que cuando el número de variables que integran la expresión booleana es impar, el número de filas del mapa es menor que el número de columnas. También es conveniente ordenar las variables alfabéticamente colocando las primeras variables como filas y las restantes como columnas.
En el ejemplo anterior se formaron dos bloques, y en el mayor se eliminaron las variables X, Y debido a que de una casilla a otra cambian de valor. Además se observa que entre más grande sea el bloque, la expresión resultante es menor.
Si en un mapa de Karnaugh se unen los dos extremos, ya sea horizontal o verticalmente, entonces las celdas de las esquinas del mismo quedaran juntas y por lo tanto se consideran como celdas adyacentes. Esto permite realizar una mejor simplificación.
A medida que crece el número de variables de la expresión booleana, se hace más complicado el mapa de Karnaugh ya que el número de celdas esta dado por 2^n. Un mapa de 5 variables es equivalente a dos mapas de 4, como se muestra a continuación.
CDE
AB 000 001 011 010 110 111 101 100
00 4
01
11 1
10 X 3 5
Cuanto crece el mapa, también se ve incrementada la cantidad de celdas adyacentes para agrupar la información, Por ejemplo, en un mapa de 4 variables una celda es adyacente a 4 celdas, mientras que en un mapa de 5 variables cada celda tiene 5 celdas adyacentes y así sucesivamente. En el mapa anterior la celda con sombreado oscuro es adyacente a las 5 celdas con sombreado más claro, la celda con la letra X es adyacente a las celdas numeradas con 1, 2, 3, 4, 5, de tal manera que cada celda se puede agrupar para formar un bloque de dos casillas, con cinco celdas de más.
CDE
AB 000 001 011 010 110 111 101 100
00
01
11
10
En el mapa anterior el par de celdas con sombreado oscuro se pueden agrupar con las celdas de sombreado claro para formar un bloque de 4 casillas. Obsérvese como la frontera entre los dos mapas de 4 actúa como espejo.
En algunos mapas de Karnaugh la solución no es única, ya que a veces la información se puede agrupar de manera diferente. Lo que importa al simplificar es obtener la expresión booleana simplificada óptima, independientemente de qué variables son eliminadas. Esto mismo puede suceder con los teoremas del algebra booleana.
COMPUERTAS LÓGICAS
Un bloque lógico es una representación simbólica gráfica de una o más variables de entrada a un operador lógico, para obtener una señal determinada o resultado. Los símbolos varían de acuerdo con la rama donde se utilizan, o bien del fabricante. Cada bloque lógico representa un dispositivo que permite manipular la señal según el campo de acción: en mecánica se les llama válvulas (paso del aire o aceite); en electricidad apagadores, contactos (paso de corriente eléctrica); y en electrónica puertas o compuertas (paso de impulsos eléctricos).
Compuertas básicas:
Compuerta Símbolo
O (Or)
Y (And)
No (Not)
Or-exclusivo
Las compuertas pueden recibir una o más señales de entrada. En la tabla anterior, A y B son señales que entran a la compuerta y pueden tener un valor de 1 o 0 dependiendo de si existe o no la señal, la cual procede de un sensor o bien de la salida de una compuerta anterior. Esos valores de entrada generan una sola salida, que a su vez también es 0 o 1 dependiendo de la compuerta de que se trate y de los valores de las señales de entrada.
Para representar expresiones booleanas mediante compuertas lógicas es conveniente tener en cuenta las tablas de verdad de las compuertas básicas (operadores lógicos) Or, And y Not.
También existen compuertas lógicas compuestas como Nand y Nor, que son una combinación de los operadores Not y And para la primera y Not y Or para la segunda. A continuación se muestran los símbolos correspondientes:
Compuerta Símbolo
Nor
Nand
Xnor
Generalmente los circuitos digitales se construyen con compuertas Nand y Nor, ya que son más fáciles de encontrar en el mercado, son más comunes desde el punto de vista del hardware y están disponibles en la forma de circuitos integrados. Debido a la preferencia de uso de estas compuertas en el diseño de los circuitos, es importante reconocer la relación que existe entre los circuitos construidos con compuertas And, Or y Not y su diagrama equivalente Nand y Nor.
Cuando se simplifica una función el resultado se puede presentar en “sumas de productos” o en “productos de sumas”, y en forma natural la presentación en suma de productos permite una implementación usando compuertas Nand mientras que el producto de sumas se puede representar más fácilmente con compuertas Nor, sin embargo es posible implementar cualquier expresión booleana sólo con compuertas Nand o sólo con compuertas Nor.
APLICACIONES DEL ÁLGEBRA BOOLEANA.
Al álgebra booleana es una extensión de la lógica matemática, ya que utiliza los mismos principios y operadores lógicos (and, or, not, xor, nand, nor) así como los mismos valores, y gracias a esto John Von Neuman crear la computadora de la primera generación.
Los dispositivos con los que se implementan las funciones booleanas se llaman “compuertas”, y al combinarse han permitido inicialmente la creación del “bulbo”, posteriormente la de “transistor” y actualmente la del “chip”, elementos con los cuales se construye todo tipo de aparatos electrónicos digitales.
La electrónica digital es una parte de la electrónica que maneja información codificada en dos únicos estados: “falso” y “verdadero”, o más comúnmente 0 y 1. Electrónicamente se asigna a cada uno un voltaje o rango de voltaje determinado. Esta particularidad permite que, usando el álgebra booleana y con un sistema de numeración binario, se pueden realizar complejas operaciones lógicas o aritméticas sobre señales de entrada. La electrónica digital ha alcanzado una gran importancia debido a que se utiliza en el diseño de sistemas de automatización, robótica, etc., además de que constituye la piedra angular de las computadoras.
Las computadoras llevan a cabo su trabajo por medio de un microprocesador, el cual es un circuito de alta escala de integración (LSI) compuesto por muchos circuitos simples como flip-flops, contadores, decodificadores, comparadores, etc., todos en una misma pastilla de silicio en donde utilizan compuertas del álgebra booleana para llevar a cabo las operaciones lógicas.
Los microoperaciones que lleva a cabo el microprocesador se realizan en lenguaje binario a nivel bit. Por ejemplo, si A=110010, B=011011 entonces el resultado de llevar a cabo las siguientes operaciones en donde intervienen los operadores lógicos (∧,∨,⊕,') es:
A∧B=110010∧011011=010010
A∨B=110010∨011011=111011
A⊕B=110010⊕011011=101001
A^'=(110010)^'=001101
Basada en el álgebra booleana, la unidad lógica aritmética (ALU: Arithmetic Logic Unit) es la parte del microprocesador que realiza las operaciones aritméticas y lógicas en los datos.
Se sabe que en toda computadora está integrada por las memorias ROM (Read Only Memory: Memoria de sólo lectura) y RAM (Random Access Memory: Memoria de acceso aleatorio). Cuando arranca una computadora, ésta debe saber qué hacer, lo cual implica que pueda correr un pequeño programa que le indique lo que debe realizar, qué programas debe ejecutar y en qué lugar debe comenzar. Esta información se guarda en un pequeño programa de solo lectura que recibe el nombre de ROM, el cual está en lenguaje binario y utiliza operadores lógicos del álgebra booleana para la manipulación de la información. La información en este caso se graba electrónicamente y se borra también de la misma manera. Este tipo de memoria se llama Memoria ROM programable electrónicamente (EEPROM). En las computadoras ésta se encuentra en lo que se llama BIOS, la cual es una memoria donde se guarda información de la “tarjeta madre” de los conectores y dispositivos de la PC.
Martin Gardner.
INTRODUCCIÓN.
El álgebra booleana fue desarrollada por George Boole y en su libro An investigation of the laws of Thought, publicado en 1854, muestra las herramientas para que las proposiciones lógicas sean manipuladas en forma algebraica. Debido al carácter abstracto de sus principios no tuvo una aplicación directa sino hasta 1938 en que la compañía de teléfonos Bell de Estados Unidos la utilizo para realizar análisis de los circuitos de su red telefónica. En ese mismo año Claude E. Shannon, entonces estudiante de postgrado del Instituto Tecnológico de Massachussets, a partir del álgebra de Boole creó la llamada álgebra de conmutación para representar las propiedades de conmutación eléctrica biestables, demostrando con esto que el álgebra booleana se adapta perfectamente al diseño y representación de circuitos lógicos de control basados en relés e interruptores.
Los circuitos lógicos de control tienen una gran importancia ya que las computadoras, los sistemas telefónicos, los robots y cualquier operación automatizada en una empresa, son algunos de los ejemplos de la aplicación de estos y del álgebra booleana.
Una señal es la representación de información, y puede aparecer en forma de valor o de una cadena de valores de una magnitud física. Existen principalmente dos clases de señales: analógicas y digitales.
La señal analógica tiene como característica principal el continuo cambio de magnitud, de la misma manera que una corriente eléctrica y una presión de gas.
En la señal digital los posibles valores de tensión están divididos en un número infinito de intervalos, a cada uno de los cuales está asignado un valor o una cadena de valores como información. Una señal digital puede obtenerse de una manera analógica asignando ciertos umbrales de sensibilidad.
La señal binaria es una señal digital con solo dos valores posibles: conectado-desconectado, verdadero-falso, 1-0.
EXPRESIONES BOOLEANAS.
El álgebra booleana trabaja con señales binarias. Al mismo tiempo una gran cantidad de sistemas de control, también conocidos como digitales, usan señales binarias y estas son un falso o un verdadero que provienen de sensores que mandan la información al circuito de control, mismo que lleva a cabo la evaluación para obtener un valor que indicará si se lleva a cabo o no una determinada actividad, como encender un foco, arrancar un equipo de ventilación en un cine o ejecutar una operación matemática en una computadora.
Los sensores pueden ser “ópticos”, como los que se usan en las tiendas departamentales (de proximidad); “magnéticos”, como los que permiten detectar armas en aeropuertos; de “temperatura”, como los que utiliza un sistema de calefacción, los refrigeradores o bien el mismo termostato que controla el sistema de enfriamiento del motor de un vehículo; de “nivel”, ya que un flotador como el que tiene un tinaco o una cisterna para controlar la cantidad de agua, es un sensor que puede mandar información a un circuito de control.
En cada uno de estos grupos de sensores existen tipos, tamaños y modelos, de acuerdo con el uso y funcionamiento, de forma que existen infrarrojos, laser, fotoeléctricos y de ultrasonido, entre otros.
Para resolver un problema práctico en el cual se desea automatizar un proceso, es necesario realizar un análisis detallado de lo que se quiere lograr así como de los tipos de sensores necesarios para obtener las señales. Una vez que se conoce esto se plantea el funcionamiento del circuito lógico en una expresión matemática, la cual recibe el nombre de función booleana, y cada una de la variables de que está integrada esta función representa un sensor que provee al circuito de una señal de entrada.
Se puede decir que en general una expresión booleana es un sistema de símbolos que incluyen 1,0, algunas variables y las operaciones lógicas.
PROPIEDADES DE LAS EXPRESIONES BOOLEANAS.
Las expresiones booleanas poseen las siguientes propiedades:
Están compuestas de literales (A, B, C, …) y cada una de ellas representa la señal de un sensor. Un ejemplo es F=A^' BD+AB'CD.
El valor de las señales o de la función sólo puede ser 0 o 1, falso o verdadero.
Además de literales, en la expresión booleana se puede tener el valor de 0 o 1. Por ejemplo: F=A^' BD1+AB^' CD+0.
Las literales de las expresiones booleanas pueden estar conectadas por medio de los operadores lógicos And (∧), Or (∨) y Not ('). El operador And es una multiplicación lógica que se indica por medio de un paréntesis, un punto o simplemente poniendo juntas las variables que se multiplican, por ejemplo el producto de A y B se expresa como (A)(B)=A⋅B=AB; el Or es una suma lógica que se indica con el signo +; y el operador Not es el complemento o negación de una señal que se indica por un apostrofe ('). En la siguiente expresión se muestra la forma en que se representan los operadores:
F=A^' BD1+AB^' CD+0
=A'∧B∧D∧1∨A∧B'∧C∧D∨0
Es posible obtener el valor de una expresión booleana sustituyendo en cada una de las literales el valor de 0 o 1, teniendo en cuenta el comportamiento de los operadores lógicos. En las siguientes tablas se muestra la manera en la que se aplica esta propiedad:
And Or Not
A B A∧B=AB A B (A∨B)=A+B A A'
1 1 1 1 1 1 1 0
1 0 0 1 0 1 0 1
0 1 0 0 1 1
0 0 0 0 0 0
Hay que tener un presente que en el algebra booleana:
1+1=1
1+1+1=1
0+1=1
0+0=0
Ya que el valor máximo es 1.
Además de las operaciones básicas, también es posible aplicar la ley de De Morgan de forma semejante a como se aplica en teoría de conjuntos. El siguiente ejemplo muestra la aplicación de esta propiedad:
(ABCD)^'=A^'+B^'+C^'+D'
(A+B+C+D)^'=A'B'C'D'
OPTIMIZACION DE EXPRESIONES BOOLEANAS.
Cuando uno se plantea, en general la expresión booleana obtenida no necesariamente es la óptima, esto es, la más fácil, clara y sencilla de implementar es utilizando compuertas lógicas. La expresión que resulta del planteamiento del problema puede ser simplificada empleando para ello teoremas y postulados del álgebra booleana o bien mapas de Karnaugh.
Simplificación de expresiones booleanas mediante teoremas del álgebra de boole.
Los teoremas que se van a utilizar se derivan de los postulados del álgebra booleana, y permiten simplificar las expresiones lógicas o transformarlas en otras que son equivalentes. Una expresión simplificada se puede implementar con menos equipo y su circuito es más claro que el que corresponda a la expresión no simplificada.
A continuación se presenta una lista de teoremas, cada uno su “dual”.
Número Teorema Dual
1ª 0A=0 1+A=1
2ª 1A=A 0+A=A
3ª AA=A A+A=A
4ª AA^'=0 A+A^'=1
5ª AB=BA A+B=B+A
6ª ABC=A(BC) A+B+C=A+(B+C)
7ª (AB…Z)^'=A^'+B^'+⋯+Z' (A+B+⋯+C)^'=A^' B^'…Z'
8ª AB+AC=A(B+C) (A+B)(A+C)=A+BC
9ª AB+AB^'=A (A+B)(A+B')=A
10ª A+AB=A A(A+B)=A
11ª A+A^' B=A+B A(A^'+B)=AB
12ª CA+CA^' B=CA+CB (C+A)(C+A^'+B)=(C+A)(C+B)
13ª AB+A^' C+BC=AB+A'C (A+B)(A^'+C)(B+C)=(A+B)(A^'+C)
En esta tabla A representa no solo una variable, sino también un término o factor, o bien una expresión.
Para obtener el “dual” de un teorema se convierte cada 0 (cero) en 1 (uno) y cada 1 (uno) en 0 (cero), los signos más (+) se convierten en paréntesis, puntos o simplemente no se ponen, y los puntos en signos más (+). Además de esto, las variables no se complementan ya que al hacerlo se obtendría el complemento en lugar del dual.
Por otro lado, los teoremas 1 al 4 se aplican en cualquier otro caso los teoremas del 5 al 9 son propiedades que tiene el álgebra booleana, semejantes a las reglas de conjuntos correspondientes a las propiedades conmutativa, asociativa y de De Morgan. Por lo general los teoremas 11 al 13 se aplican en combinación, dependiendo de la expresión booleana.
La aplicación de los teoremas es muy sencilla: simplemente se comparan partes de la expresión con los teoremas que permitan hacer más simple la expresión, y esto se realiza hasta que ya no sea posible simplificar.
En general luego de un proceso de simplificación el resultado no siempre es 1, en cambio lo que se espera es obtener una expresión más simple conformada por menos variables.
En los ejemplos anteriores se utilizo un teorema a la vez, y esto se hizo para que no haya confusión en la aplicación de los mismos. Obviamente que cuando ya se tiene suficiente práctica, se pueden aplicar varios teoremas a la vez. Tampoco es necesario indicar qué teorema se usa, sin embargo aquí se hace para ilustrar la simplificación.
Comprensiblemente las expresiones booleanas a simplificar son el resultado del planteamiento de un problema que se busca resolver, tal y como se ilustro al inicio del capítulo con la función booleana
F=A^' B^' C^' D+A^' B^' CD+AB^' C^' D+AB^' CD+AB'CD'
Comúnmente este tipo de expresiones booleanas son factibles de ser simplificadas, como se muestra a continuación:
F=A^' B^' C^' D+A^' B^' CD+AB^' C^' D+AB^' CD+AB'CD'
F=A^' B^' D(C^'+C)+AB^' D(C^'+C)+AB'CD'
F=A^' B^' D+AB^' D+AB'CD'
F=B^' D(A^'+A)+AB'CD'
F=B^' D+AB'CD'
F=B'(D+D'AC)
F=B'(D+AC)
F=B^' D+AB'C
Es conveniente mencionar que con las funciones booleanas se pueden elaborar circuitos equivalentes tanto con la función booleana simplificada como con la que se obtuvo inicialmente, sin embargo el circuito lógico de la función booleana sin simplificar será más grande, complejo y usara mas equipo electrónico en su implementación.
Simplificación de expresiones booleanas usando mapas de Karnaugh
El método del mapa de Karnaugh es un procedimiento simple y directo para minimizar las expresiones booleanas, y fue por supuesto por Edward W. Veitch y modificado ligeramente por Maurice Karnaugh.
El mapa representa un diagrama visual de todas las formas posibles que se puede plantear una expresión booleana en forma normalizada. Al reconocer varios patrones se pueden obtener expresiones algebraicas alternas para la misma expresión, y de éstas se puede escoger la más simple, la cual e general es la que tiene el menor número de variables además de que esta expresión posiblemente no sea única.
Las tablas o mapas se dividen en cierto número de casillas, dependiendo de la cantidad de variables que intervengan en la expresión. El número de casillas se puede calcular con la formula
numero de casillas=2^n
En donde n es el número de variables. Así a una expresión de 2 variables le corresponderá un mapa de 4 casillas, a una de 3 variables un mapa de 8 casillas y así sucesivamente.
Un minitérmino es aquel que forma parte de la expresión y que se puede escribir de la manera más simple formando lo que se conoce en álgebra elemental como un monomio.
Por ejemplo, la expresión
F=X^' Y+XY
Consta de dos minitérminos, X'Y y XY, y como se muestra a continuación en las casillas respectivas de la tabla correspondiente se pone un 1 si el minitérmino se encuentra en la expresión o un 0 si no está:
Y
X 0 1
0 0
1 0 1
Para simplificar la expresión, en la tabla se agrupan los 1 de casillas adyacentes en bloques cuadrados o rectangulares de 2,4,8,16,…,2^n y se descartan las variables cuyo valor, 1 o 0, cambia de una casilla a otra. La regla es agrupar la información con el menor número posible de bloques ya que de cada uno de estos se obtiene cuando menos una literal, y los bloques deben estar conformados por el mayor número de casillas porque entre más grande sea el número de casillas agrupadas por bloque, más simple será la expresión booleana resultante.
En el mapa anterior la variable X no se conserva su valor ya que en la primera línea vale 0 y en la segunda 1, por lo tanto se elimina. Sin embargo, Y mantiene el valor de 1 en ambas casillas, ya que en este caso el bloque que agrupa la información se encuentra solamente en la columna de la derecha. De esta forma se obtiene que la expresión simplificada del mapa de Karnaugh es F=Y.
Como se ve, la simplificación anterior consiste en la aplicación de los postulados del álgebra booleana, pero de manera gráfica.
Para simplificar una expresión que incluye tres variables se tiene que el mapa consta de 8 casillas. Hay que observar que la secuencia en que se coloca la expresión en la tabla no es la binaria ascendente, sino una de forma que solamente existe un cambio de 0 a 1 o de 1 a 0 a la vez, esto es, una en la que no debe cambiar más que un bit en cada paso. A esta forma de arreglar los bits se le llama código reflejado.
En general se tiene que cuando el número de variables que integran la expresión booleana es impar, el número de filas del mapa es menor que el número de columnas. También es conveniente ordenar las variables alfabéticamente colocando las primeras variables como filas y las restantes como columnas.
En el ejemplo anterior se formaron dos bloques, y en el mayor se eliminaron las variables X, Y debido a que de una casilla a otra cambian de valor. Además se observa que entre más grande sea el bloque, la expresión resultante es menor.
Si en un mapa de Karnaugh se unen los dos extremos, ya sea horizontal o verticalmente, entonces las celdas de las esquinas del mismo quedaran juntas y por lo tanto se consideran como celdas adyacentes. Esto permite realizar una mejor simplificación.
A medida que crece el número de variables de la expresión booleana, se hace más complicado el mapa de Karnaugh ya que el número de celdas esta dado por 2^n. Un mapa de 5 variables es equivalente a dos mapas de 4, como se muestra a continuación.
CDE
AB 000 001 011 010 110 111 101 100
00 4
01
11 1
10 X 3 5
Cuanto crece el mapa, también se ve incrementada la cantidad de celdas adyacentes para agrupar la información, Por ejemplo, en un mapa de 4 variables una celda es adyacente a 4 celdas, mientras que en un mapa de 5 variables cada celda tiene 5 celdas adyacentes y así sucesivamente. En el mapa anterior la celda con sombreado oscuro es adyacente a las 5 celdas con sombreado más claro, la celda con la letra X es adyacente a las celdas numeradas con 1, 2, 3, 4, 5, de tal manera que cada celda se puede agrupar para formar un bloque de dos casillas, con cinco celdas de más.
CDE
AB 000 001 011 010 110 111 101 100
00
01
11
10
En el mapa anterior el par de celdas con sombreado oscuro se pueden agrupar con las celdas de sombreado claro para formar un bloque de 4 casillas. Obsérvese como la frontera entre los dos mapas de 4 actúa como espejo.
En algunos mapas de Karnaugh la solución no es única, ya que a veces la información se puede agrupar de manera diferente. Lo que importa al simplificar es obtener la expresión booleana simplificada óptima, independientemente de qué variables son eliminadas. Esto mismo puede suceder con los teoremas del algebra booleana.
COMPUERTAS LÓGICAS
Un bloque lógico es una representación simbólica gráfica de una o más variables de entrada a un operador lógico, para obtener una señal determinada o resultado. Los símbolos varían de acuerdo con la rama donde se utilizan, o bien del fabricante. Cada bloque lógico representa un dispositivo que permite manipular la señal según el campo de acción: en mecánica se les llama válvulas (paso del aire o aceite); en electricidad apagadores, contactos (paso de corriente eléctrica); y en electrónica puertas o compuertas (paso de impulsos eléctricos).
Compuertas básicas:
Compuerta Símbolo
O (Or)
Y (And)
No (Not)
Or-exclusivo
Las compuertas pueden recibir una o más señales de entrada. En la tabla anterior, A y B son señales que entran a la compuerta y pueden tener un valor de 1 o 0 dependiendo de si existe o no la señal, la cual procede de un sensor o bien de la salida de una compuerta anterior. Esos valores de entrada generan una sola salida, que a su vez también es 0 o 1 dependiendo de la compuerta de que se trate y de los valores de las señales de entrada.
Para representar expresiones booleanas mediante compuertas lógicas es conveniente tener en cuenta las tablas de verdad de las compuertas básicas (operadores lógicos) Or, And y Not.
También existen compuertas lógicas compuestas como Nand y Nor, que son una combinación de los operadores Not y And para la primera y Not y Or para la segunda. A continuación se muestran los símbolos correspondientes:
Compuerta Símbolo
Nor
Nand
Xnor
Generalmente los circuitos digitales se construyen con compuertas Nand y Nor, ya que son más fáciles de encontrar en el mercado, son más comunes desde el punto de vista del hardware y están disponibles en la forma de circuitos integrados. Debido a la preferencia de uso de estas compuertas en el diseño de los circuitos, es importante reconocer la relación que existe entre los circuitos construidos con compuertas And, Or y Not y su diagrama equivalente Nand y Nor.
Cuando se simplifica una función el resultado se puede presentar en “sumas de productos” o en “productos de sumas”, y en forma natural la presentación en suma de productos permite una implementación usando compuertas Nand mientras que el producto de sumas se puede representar más fácilmente con compuertas Nor, sin embargo es posible implementar cualquier expresión booleana sólo con compuertas Nand o sólo con compuertas Nor.
APLICACIONES DEL ÁLGEBRA BOOLEANA.
Al álgebra booleana es una extensión de la lógica matemática, ya que utiliza los mismos principios y operadores lógicos (and, or, not, xor, nand, nor) así como los mismos valores, y gracias a esto John Von Neuman crear la computadora de la primera generación.
Los dispositivos con los que se implementan las funciones booleanas se llaman “compuertas”, y al combinarse han permitido inicialmente la creación del “bulbo”, posteriormente la de “transistor” y actualmente la del “chip”, elementos con los cuales se construye todo tipo de aparatos electrónicos digitales.
La electrónica digital es una parte de la electrónica que maneja información codificada en dos únicos estados: “falso” y “verdadero”, o más comúnmente 0 y 1. Electrónicamente se asigna a cada uno un voltaje o rango de voltaje determinado. Esta particularidad permite que, usando el álgebra booleana y con un sistema de numeración binario, se pueden realizar complejas operaciones lógicas o aritméticas sobre señales de entrada. La electrónica digital ha alcanzado una gran importancia debido a que se utiliza en el diseño de sistemas de automatización, robótica, etc., además de que constituye la piedra angular de las computadoras.
Las computadoras llevan a cabo su trabajo por medio de un microprocesador, el cual es un circuito de alta escala de integración (LSI) compuesto por muchos circuitos simples como flip-flops, contadores, decodificadores, comparadores, etc., todos en una misma pastilla de silicio en donde utilizan compuertas del álgebra booleana para llevar a cabo las operaciones lógicas.
Los microoperaciones que lleva a cabo el microprocesador se realizan en lenguaje binario a nivel bit. Por ejemplo, si A=110010, B=011011 entonces el resultado de llevar a cabo las siguientes operaciones en donde intervienen los operadores lógicos (∧,∨,⊕,') es:
A∧B=110010∧011011=010010
A∨B=110010∨011011=111011
A⊕B=110010⊕011011=101001
A^'=(110010)^'=001101
Basada en el álgebra booleana, la unidad lógica aritmética (ALU: Arithmetic Logic Unit) es la parte del microprocesador que realiza las operaciones aritméticas y lógicas en los datos.
Se sabe que en toda computadora está integrada por las memorias ROM (Read Only Memory: Memoria de sólo lectura) y RAM (Random Access Memory: Memoria de acceso aleatorio). Cuando arranca una computadora, ésta debe saber qué hacer, lo cual implica que pueda correr un pequeño programa que le indique lo que debe realizar, qué programas debe ejecutar y en qué lugar debe comenzar. Esta información se guarda en un pequeño programa de solo lectura que recibe el nombre de ROM, el cual está en lenguaje binario y utiliza operadores lógicos del álgebra booleana para la manipulación de la información. La información en este caso se graba electrónicamente y se borra también de la misma manera. Este tipo de memoria se llama Memoria ROM programable electrónicamente (EEPROM). En las computadoras ésta se encuentra en lo que se llama BIOS, la cual es una memoria donde se guarda información de la “tarjeta madre” de los conectores y dispositivos de la PC.
miércoles, 28 de abril de 2010
jueves, 4 de marzo de 2010
sábado, 20 de febrero de 2010
conectores de fuente de poder
corriente de tarjeta madre (rectangular, de 20 a 24 pines)
conector de tierra a tarjeta madre (cuadrado, blanco, con 4 pines, es hembra)
conector electrico de disco duro,DVD (4 pines, hembra)
conector electrico de 3 1/2 ( hembra)
conector de tierra a tarjeta madre (cuadrado, blanco, con 4 pines, es hembra)
conector electrico de disco duro,DVD (4 pines, hembra)
conector electrico de 3 1/2 ( hembra)
conectores internos de la tarjeta madre
ranura isa (negras, las mas grandes)
ranura psi (blanca, las medianas)
ranura vga (esta mas separada de las otras)
ranura dim (para la tarjeta ram, a un lado del procesador)
conector electrico de tarjeta madre (blanco, hembra, 4 conectores)
soquet (para la bateria, es redondo)
IDE maestro t.m. (color contrastante)
IDE esclabo t.m. (siempre blanco)
IDE 3 1/2 (blanco y pequeño)
zocalo para procesador(o soquet, cuadrado, con muchos orificios, hembra)
panel frontal (encendido, reencendido, luz disco duro, led encendido, 2 USB: todos estos vienen con su nombre)
sincronizador de sonido (cable del CD/DVD a tarjeta madre)
ranura psi (blanca, las medianas)
ranura vga (esta mas separada de las otras)
ranura dim (para la tarjeta ram, a un lado del procesador)
conector electrico de tarjeta madre (blanco, hembra, 4 conectores)
soquet (para la bateria, es redondo)
IDE maestro t.m. (color contrastante)
IDE esclabo t.m. (siempre blanco)
IDE 3 1/2 (blanco y pequeño)
zocalo para procesador(o soquet, cuadrado, con muchos orificios, hembra)
panel frontal (encendido, reencendido, luz disco duro, led encendido, 2 USB: todos estos vienen con su nombre)
sincronizador de sonido (cable del CD/DVD a tarjeta madre)
conectores externos
corriente
ps2 (mouse, teclado)
com1, com2
VGA (color azul)
USB (van en pares, es rectangular)
sentronics(mejor conocido como parelelo, color rosa, hembra)
eternet (cuadrado, se identifica porque es mas grande que el del modem)
audio in (azul)
audio out (verde)
selector de voltaje (rojo , indica corriente 110 o 220)
switch (corta corriente)
ps2 (mouse, teclado)
com1, com2
VGA (color azul)
USB (van en pares, es rectangular)
sentronics(mejor conocido como parelelo, color rosa, hembra)
eternet (cuadrado, se identifica porque es mas grande que el del modem)
audio in (azul)
audio out (verde)
selector de voltaje (rojo , indica corriente 110 o 220)
switch (corta corriente)
dispositivos internos
tarjeta madre
hdd
dvd/cd
3 1/2
fuente de poder
ram
procesador
tarjeta de video
tarjeta de red
tarjeta de modem
tarjeta de audio
pila de reloj
ventilador
disipador
hdd
dvd/cd
3 1/2
fuente de poder
ram
procesador
tarjeta de video
tarjeta de red
tarjeta de modem
tarjeta de audio
pila de reloj
ventilador
disipador
dispositivos externos
-monitor
-impresora
-mouse
-teclado
-bocinas
-scanner
-web cam
-lapis optico
-audifonos
-microfono
-pluma digital
-tablilla digitalizadora
-lector de huella digital
-mp3 mp4 celular
-usb(flash)
-SD, micro SD
-modem(externo)
-xbox 360, wi
-proyector de video
-lector de barras
-joystick, casco virtual,
-camara dijital
-impresora
-mouse
-teclado
-bocinas
-scanner
-web cam
-lapis optico
-audifonos
-microfono
-pluma digital
-tablilla digitalizadora
-lector de huella digital
-mp3 mp4 celular
-usb(flash)
-SD, micro SD
-modem(externo)
-xbox 360, wi
-proyector de video
-lector de barras
-joystick, casco virtual,
-camara dijital
lunes, 8 de febrero de 2010
Cómo configurar el disco duro o la unidad de CD como Slave (Esclavo), Master (Maestro) o CS (Cable Select)
Primero que nada debemos tomar en cuenta lo siguiente, en la actualidad los puertos IDE (ATA) convencionales permiten 2 unidades por puerto, dichas unidades deben tener un estado (Master o Slave) para poder ser detectadas por el BIOS, es indispensable conocer como se configura esto para poder conectar 2 unidades simultáneamente en un mismo puerto.
Otra cosa que hay que aclarar es el uso de CS (Cable select), este modo se usa para que la propia unidad seleccione como se va a configurar de acuerdo a la situación, es decir, supongamos que en el puerto ATA donde vamos a conectar la unidad ya haya una unidad de CD conectada y configurada como Slave, si configuramos el disco duro como CS y lo conectamos el automñaticamente va a adoptar la configuración de Master porque ya hay una unidad usando la configuración de Slave. Quizas sea el modo más recomendado para las personas que tienen dudas pero particularmente no se recomienda.
¿Qué pasa si configuro 2 unidades como CS y las conecto en el mismo puerto?
en este caso puede que las 2 unidades adopten la misma configuración, es decir, que los 2 agarren Master o Slave al mismo tiempo, esto produciría que el BIOS solo detecte 1 de las unidades o ninguna como puede que cada una adopte configuraciones correctas, es decir, una Master y una Slave.
asi queda un jumper
En todas las unidades de CD / DVD es la misma configuración.
Las unidades Serial ATA o S-ATA no tienen configuración de jumpers.
mas info en: http://www.util-pc.com/faq/faq-de-hardware/Como-configurar-el-disco-duro-o-la-unidad-de-CD-como-Slave-Esclavo-Master-Maestro-o-CS-Cable-Select
Otra cosa que hay que aclarar es el uso de CS (Cable select), este modo se usa para que la propia unidad seleccione como se va a configurar de acuerdo a la situación, es decir, supongamos que en el puerto ATA donde vamos a conectar la unidad ya haya una unidad de CD conectada y configurada como Slave, si configuramos el disco duro como CS y lo conectamos el automñaticamente va a adoptar la configuración de Master porque ya hay una unidad usando la configuración de Slave. Quizas sea el modo más recomendado para las personas que tienen dudas pero particularmente no se recomienda.
¿Qué pasa si configuro 2 unidades como CS y las conecto en el mismo puerto?
en este caso puede que las 2 unidades adopten la misma configuración, es decir, que los 2 agarren Master o Slave al mismo tiempo, esto produciría que el BIOS solo detecte 1 de las unidades o ninguna como puede que cada una adopte configuraciones correctas, es decir, una Master y una Slave.
asi queda un jumper
En todas las unidades de CD / DVD es la misma configuración.
Las unidades Serial ATA o S-ATA no tienen configuración de jumpers.
mas info en: http://www.util-pc.com/faq/faq-de-hardware/Como-configurar-el-disco-duro-o-la-unidad-de-CD-como-Slave-Esclavo-Master-Maestro-o-CS-Cable-Select
panel frontal
El panel frontal de la placa base o el front panel es un conjunto de pines que tienen como finalidad encender el ordenador, encender las luces frontales del case,hacer funcionar el botón de reset y en algunas placas hacer funcionar el parlante interno del computador.
Para poder hacer funcionar todo esto el case / carcasa dispone de una serie de cables que van conectados de una forma específica en la placa base, dichos cables son como los siguientes:
Estos cables van conectados de una forma y lugar específicos de la placa base, el lugar exacto varia entre marcas y modelos de placas bases. Si desea conocer el punto exacto donde va conectado cada cable del panel frontal por favor verifique el manual de la placa base.
como conectar
la mayoría de las placas bases sobre todo los último modelos traen una leyenda de como y donde conectar los cables del panel frontal como muestran las siguiente imágen:
panel frontal
En la sig. imagen se muestran una serie de cables, dichos cables poseen varios colores que son los que se conectan para el funcionamiento del panel.
- HDD Led (indicador de luz del disco duro): Blanco - Rojo
- Power Led (indicador de luz del computador): Blanco - Verde
- Power Switch (switch para encender / apagar el computador): Blanco - Negro
- Reset (switch para el botón de reset): Blanco - azul.
- Speaker (Bocina interna): Negro - rojo normalmente (en la imagen no se muestra el speaker)
mas info en:http://www.util-pc.com/faq/faq-de-hardware/Como-conectar-los-cables-del-panel-frontal-front-panel
Para poder hacer funcionar todo esto el case / carcasa dispone de una serie de cables que van conectados de una forma específica en la placa base, dichos cables son como los siguientes:
Estos cables van conectados de una forma y lugar específicos de la placa base, el lugar exacto varia entre marcas y modelos de placas bases. Si desea conocer el punto exacto donde va conectado cada cable del panel frontal por favor verifique el manual de la placa base.
como conectar
la mayoría de las placas bases sobre todo los último modelos traen una leyenda de como y donde conectar los cables del panel frontal como muestran las siguiente imágen:
panel frontal
En la sig. imagen se muestran una serie de cables, dichos cables poseen varios colores que son los que se conectan para el funcionamiento del panel.
- HDD Led (indicador de luz del disco duro): Blanco - Rojo
- Power Led (indicador de luz del computador): Blanco - Verde
- Power Switch (switch para encender / apagar el computador): Blanco - Negro
- Reset (switch para el botón de reset): Blanco - azul.
- Speaker (Bocina interna): Negro - rojo normalmente (en la imagen no se muestra el speaker)
mas info en:http://www.util-pc.com/faq/faq-de-hardware/Como-conectar-los-cables-del-panel-frontal-front-panel
domingo, 7 de febrero de 2010
power y power 2
power:
switch que al dar click produce un consumo de energia electrica que hace que la computadora inicie sesion
Muchos estamos acostumbrados a presionar un botón para encender nuestra PC...
Es algo que hacemos sin pensar... Presionar ese botón grande del "CPU"... Pero pocos saben que ese botón que se usa para prender la PC también sirve para apagarla ...
Y no es el único botón que apaga la PC... acá algunas cuantas formas de apagar tu PC con tan solo presionar un botón!...
Seguro la mayoría aprendió a apagar la PC con la secuencia: Menú Inicio/Apagar Equipo Eso me enseñaron en pre-escolar... Bueno y uno se acostumbra a ello... Pero seguro les a pasado que a veces se "Cuelga" el Windows y ni siquiera se puede mover el Mouse y asi que no podemos hacer clic en el menú incio...
A este problema muchos buscan la solución mas sencilla... Presionar el botón de Power por mas de 5 segundos... (No se de donde lo habrán aprendido) Esté método se le puede llamar "Fuerza Bruta" y de hecho apaga tu PC, pero lo hace cortando la energía de golpe, lo que puede dañar el Disco Duro...
Aquí viene lo que talvez sea nuevo para algunos... Si presionas ese botón de power una vez (tal como lo haces al prender), la PC comenzará a apagarse normalmente, como si lo hubieras hecho desde el menú inicio y esto no daña nada de la PC.
mas info aqui:http://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://img197.imageshack.us/img197/3729/iconpowerbutton.gif&imgrefurl=http://laurencehr.blogspot.com/2009/07/apaga-tu-pc-con-un-boton.html&usg=__S4faLnBkeUYXkZDymgoO46JM4r4=&h=276&w=276&sz=3&hl=es&start=63&um=1&itbs=1&tbnid=AtU5pITkb8LRVM:&tbnh=114&tbnw=114&prev=/images%3Fq%3Dencendido%2B%2560de%2Bpc%26ndsp%3D20%26hl%3Des%26rlz%3D1R2WZPC_esMX354%26sa%3DN%26start%3D60%26um%3D1
power 2 (reencendido)
metodo mediante el cual le pides a la computadora que inicie el proceso de apagar y encendser de forma continua sin tener la necesidad de presionar ninguna tecla mas del panel de control.
pouede ser utilizado cuando se es instalado algun programa y para que surjan los cambios de dicho programa el la computadora.
objetivos para el submodulo
¿Que espero lograr con este submodulo ¨ensamble del equipo de computo¨?
espero en este submodulo conocer y saber hacer lo que sea necesario para reparar una computadora, quiero ser uno de los primeros en saber desarmar y armar una computradora y porsupuesto que funcione correctamente.
ademas conocer, identificar y saber el funcionamiento de cada cosa que esta en el cpu.
¿que propongo poner para poder lograrlo?
yo propongo que todos los compañeros trabajemos en equipo, de esta manera todos trabajamos y aprendemos mas y mejor.
de mi parte yo tratare de no faltar a ninguna clase, responzable, respetuoso, tolerante, ets...
¿porque no e empezado?
no tengo aun las vaces para dar inicio
espero en este submodulo conocer y saber hacer lo que sea necesario para reparar una computadora, quiero ser uno de los primeros en saber desarmar y armar una computradora y porsupuesto que funcione correctamente.
ademas conocer, identificar y saber el funcionamiento de cada cosa que esta en el cpu.
¿que propongo poner para poder lograrlo?
yo propongo que todos los compañeros trabajemos en equipo, de esta manera todos trabajamos y aprendemos mas y mejor.
de mi parte yo tratare de no faltar a ninguna clase, responzable, respetuoso, tolerante, ets...
¿porque no e empezado?
no tengo aun las vaces para dar inicio
conclusion
CONCLUSION
EN MI PARECER CREO QUE ES MUY IMPORTANTE TENER BIEN CONOCIDOS TODOS LOS APARATOS MENCIONADOS, PORQUE ESTO APENAS VA INICIANDO, CON RESPECTO A INTEL Y AMD CREO QUE EN TODO LO QUE SE REFIERA AL COMERCIO ES NECESARIO QUE EXISTA ALGO DE COMPETENCIA PARA QUE LAS EMPRESAS SE SIENTAN PRESIONADAS EN SEGUIR MEJORANDO EN SUS APARARTOS.
discos duros
discos duros:
Es una unidad de almacenamiento mecánica compuesta por uno o mas platos de material metálico resistente dispuesto en un eje, encerrado en una cápsula. Son internos y por tanto, unidades fijas que no se pueden extraer.
tipos:
Discos ST: capacidad de 10 Mbytes hasta los 512 Mbytes y una velocidad de unas 3600 r.p.m.
Discos IDE: capacidad desde los 512 Mbytes hasta los 30 Gbytes. Trabajan a velocidades que van desde los 3600 r.p.m. hasta las 7500 r.p.m.
Discos EIDE: capacidades superiores a 32 Gbytes y trabajan a 7500 r.p.m.
Discos SCSI: capacidades desde 1 Gbytes hasta unos 80 Gbytes y más.
mas info en: http://www.mailxmail.com/curso-mantenimiento-computadoras-pc/estructura-interna-computadora-cpu-5
intel vs adm
Intel vs. AMD
Para este nuevo año, Intel lanzará nuevos descuentos en Pentium D 900 (entre el 10% y el 20%), y Pentium 4 (entre el 10% y el 70%) y Core 2 Duo.
ADM
Actualmente la empresa atraviesa el proceso de reestructuración, iniciado en el 2006, y lanzó al mercado el primer procesador de 64 bits, ganando en tecnología a Intel.
procesadores
procesadores:
Permite el procesamiento de información numérica, es decir, información ingresada en formato binario, así como la ejecución de instrucciones almacenadas en la memoria.
funciona a la velocidad de un reloj interno, gracias a un cristal de cuarzo que, sometido a una corriente eléctrica, envía pulsos, denominados "picos".
mas info en:http://es.kioskea.net/contents/pc/processeur.php3
conectar procesadores
El procesador es el circuito integrado clave del ordenador, el que realiza los cálculos principales. Los procesadores tienen varios formatos que se pueden agrupar en dos familias:
Procesadores Socket
Procesadores Slot
procesador Socket ZIF
Cuando instale un procesador del tipo Socket ZIF, asegúrese de que la pequeña palanca junto al socket esté levantada, luego inserte suavemente el procesador, asegurándose de que la "marca de alineación" de la esquina del procesador coincide con la marca del socket, Luego, sólo baje la palanca y el procesador estará instalado como se muestra en la imagen:
procesador slot
La instalación de una CPU en un Slot también es muy sencilla: primero debe instalar el soporte de conexión que viene con el procesador. Luego inserte sencillamente el procesador dentro de la ranura, como si fuera una tarjeta de memoria
Instalación de un disipador térmico
Los procesadores socket ZIF necesitan un disipador de calor y un ventilador; no necesariamente suministrados con el procesador. Ambos artículos suelen venderse juntos en un solo bloque llamado " disipador térmico activo".
Sin un disipador térmico, el procesador se quemaría a los pocos segundos de conectar el ordenador.
Se recomienda aplicar una fina capa de pasta térmica sobre la superficie del procesador que estará en contacto con el disipador térmico, aumentando con ello la superficie de contacto entre el procesador y el disipador térmico y mejorando la transferencia de calor. La mayoría de los disipadores térmicos activos ya tienen una capa fina de pasta térmica, por lo que no será necesario añadir más.
Encaje una de las pestañas del disipador térmico sobre el conector del socket ZIF, luego engatille suavemente la segunda. El disipador térmico debe estar correctamente alineado y estar en contacto con toda la superficie del procesador. Es muy importante estar atento a la orientación del disipador al instalarlo : La hendidura de la parte inferior del disipador debe estar al mismo nivel que el borde que sobresale del socket. No fuerce ya que la parte central del procesador es frágil y cualquier fisura, por pequeña que sea, provocará daños irreparables.
Finalmente, conecte el cable de corriente del ventilador a su correspondiente conector en placa madre de manera que no obstaculice la rotación de las aspas del ventilador.
mas info en:http://es.kioskea.net/contents/assemblage/montage-processeur.php3
memoria ram
memoria ram:
Es una memoria de acceso aleatorio ya que los datos, se guardan de forma dinámica. Es volátil ya que pierde su información cuando se interrumpe la electricidad en el mismo. Su capacidad puede estar entre 512 Kbytes hasta 1 Gbyte.
mas info. en:http://www.mailxmail.com/curso-mantenimiento-computadoras-pc/estructura-interna-computadora-cpu-2
tipos de memoria ram:
DRAM (Dynamic RAM)
VRAM (Vídeo RAM)
SRAM (Static RAM)
FPM (Fast Page Mode)
EDO (Extended Data Output)
BEDO (Burst EDO)
SDRAM (Synchronous DRAM)
DDR SDRAM ó SDRAM II (Double Data Rate SDRAM)
PB SRAM (Pipeline Burst SRAM)
RAMBUS
ENCAPSULADOS
SIMM (Single In line Memory Module)
DIMM (Dual In line Memory Module)
DIP (Dual In line Package)
Memoria Caché ó RAM Caché
RAM Disk
mas info en:http://www.monografias.com/trabajos3/tiposram/tiposram.shtml
tarjeta madre
tarjeta madre:
Una tarjeta madre está formada por una serie de circuitos que cumplen una serie de funciones determinadas para el funcionamiento del CPU
Una tarjeta madre es la central o primaria tarjeta de circuito de un sistema de computo u otro sistema electrónico complejo. Una computadora típica con el microprocesador, memoria principal, y otros componentes básicos de la tarjeta madre. Otros componentes de la computadora tal como almacenamiento externo, circuitos de control para video y sonido, y dispositivos periféricos son unidos a la tarjeta madre vía conectores o cables de alguna clase.
mas info. en:http://www.monografias.com/trabajos14/tarjeta-madre/tarjeta-madre.shtml
conectores
conectores
dispositivo ide: conector macho de 40 pines, aunque solo usa 39, repartidos en dos hileras. es un unico conector(es facil de distinguir).
mas info en:http://www.mundofree.com/juanpablo/reciclaje-pc/html/conectori.htm
conector 3 1/2: Los cables ATA que usamos para transportar datos desde la placa a la disquetera, al disco duro y las unidades ópticas tiene una anchura considerable debido al gran numero de hilos que son necesarios y la disposición en paralelo de los mismos dentro del cable.
mas info en: http://www.hard-h2o.com/review/modding/ideredon.html
conectores sata: los dispositivos SATA tienen dos tipos de cables de conexión, de señal y de fuerza.Velocidad de SATA en los discos externos (se han medido 115 MB/s con RAID externos)
mas info en: http://es.wikipedia.org/wiki/Serial_ATA
fuentes de poder
fuente de poder:
componente fundamental de una pc, ya que suministra la tensión a cada uno de sus componentes.
Su función primordial es rectificar la tensión alterna del toma corriente (220V) a tensión continua y generar los voltajes requeridos para el funcionamiento de los dispositivos de la PC.
Las fuentes de poder actuales poseen una potencia de 250, 300 o 350 watt.
mas info. en: http://www.taringa.net/posts/info/3060541/Fuente-AT-y-ATX!-explicacion,caracteristica.html
tipos de fuentes de poder:
Fuente de Poder AT: análoga para encender. es decir se debe pulsar el botón de encendido del CPU y volverlo a pulsar para apagarla cuando Windows muestre el mensaje "AHORA PUEDE APAGAR SU EQUIPO".
Fuente de Poder ATX: Se caracteriza porque es Digital para encender y apagar, es decir se debe pulsar el botón de encendido de la CPU para encenderla y cuando queramos apagar el equipo le ordenamos al computador que se apague desde Windows y el equipo se apaga sin necesidad de pulsar botones manualmente. Son los más comunes en dañarse porque son más delicados a fluctuaciones de voltaje.
mas info en:http://www.mailxmail.com/curso-mantenimiento-computadoras-pc/estructura-interna-computadora-cpu-6
gabinete
Gabinete:
El gabinete es la parte externa de la computadora y hay dos tipos, torre y de escritorio. Dentro del gabinete se encuentran todos los dispositivos principales. Fuente de poder, microprocesador, memorias, tarjeta de video, tarjeta de sonido, ventiladores. Hoy día encontramos gabinetes mucho más elaborados en donde no sólo se toma en cuenta el diseño futurístico fuera del gabinete sino mucho mas importante, el diseño por dentro, el cual permite mejor flujo de aire y distribución correcta de los dispositivos internos. Existen dos modelos de gabinetes que son: el tipo at y el tipo atx.
EL TIPO AT:
Fue el estándar tradicional. Actualmente es reemplazado por el ATX Esta fuente posee dos conectores llamados P8 y P9, con 6 pines cada uno, que se conectan a la placa madre.
EL TIPO ATX:
Es el estándar en el mercado actual. Esta fuente cubre dos problemas fundamentales de la línea AT. Uno de ellos consiste en que la fuente tiene dos conectores que se enchufan dentro de la placa madre. El problema es que si enchufan estos conectores fuera de su secuencia normal, ¡se quemará la placa madre! Para resolver este problema, el factor de forma ATX incluye un nuevo conector. Éste comprende 20 pines y sólo se puede conectar en una forma. La fuente ATX genera tensión de 3.3V, lo que permite eliminar de la placa madre unos elementos electrónicos llamados reguladores de voltaje, que se encargan de disminuir tensión, para dar energía al CPU u otros circuitos. Además de las señales de 3.3V, existe otro conjunto de señales Power On y Standby. Power On: es una señal de las placas madres que se utiliza para apagar el sistema mediante software. Esto permitirá también el uso opcional del teclado para encender de nuevo el sistema. La señal de Standby siempre está activa dando a la placa madre una fuente de energía limitada incluso cuando está apagada.
Mas info. En: http://usuarios.multimania.es/wilderrj/link4.htm
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