• Reloj con contadores digitales

el contador  4060 

distribución de pines de un cd 4060

Para entender el funcionamiento de nuestro primer contador analizaremos el siguiente diagrama, vera que en a la salida hay un valor divisor el cual dividido el valor del cristal de cuarzo en nuestros caso  32.768hz  obtendremos las frecuencias, la frecuencia  que necesitamos para que nuestro reloj funcione de la forma exacta. Si arma el circuito usted vera que los 4 primeros leds se prenden en secuencia hasta llegar a una secuencia donde los 4 quedan encendidos, este conteo en forma binaria donde cada combinación  de leds encendidos y apagados corresponde  a un  valor  entre 0 y 15 cuando los 4 leds se enciende esto quiere decir que la cuenta binaria llego a 15   una vez que esto haya sucedido los 4 primeros leds se ponen en 0 dando paso  al sexto led así sucesivamente hasta completar toda las etapas de esta contador, nosotros solo usaremos una sola  etapa  de este contador.

La base del tiempo de nuestro reloj es el cd 4060 contador divisor que con un  cristal de cuarzo 32.768 hz  junto con las resistencia R2 10k ,R1 470k y los capacitores cerámicos de 22pf  y 10pf a través de pin  3 que divide los 32,768 del cristal por 16,384 así se obtienen los   2hz de frecuencia como se ve en la imagen.

La configuración básica de un contador 4060   de 14 etapas divisoras observese que en el diagrama solo usamos el pin 3. que oscila a una frecuencia de 2hz esto quiere decir que cada 1 un segundo su pin 3 estuvo 2 veces en 1 lógico.

el contador cd 4040

Como se aprecia este contador funciona de la misma manera que el cd 4060 con la diferencia que no tiene oscilador interno y no se puede conectar un cristal de cuarzo.

distribución de pines de un cd 4040

Como nuestro reloj no tiene los segundos que disparen los minutos necesitamos una forma de crear un pulso por minuto para disparar los minutos de nuestro reloj.

Los pulsos por minuto se crean agregando un segundo contador divisor cd 4040 y un arreglo de diodos.

Como se observa en el diagrama los 2 hz obtenidos de la división anterior disparan al contador divisor 4040 que en sus pines 2, 3, 4 y 5 tiene un arreglo de diodos.Cuando el contador cd 4040 empieza el conteo lo va haciendo de forma binaria igual que el mencionado cd 4060  en sus salidas, si uno de los diodos tiene un 0, en  el cátodo la corriente que viene de los 5 volt a través de la resistencia R3 10k es filtrada hacia ese pin a través  del ánodo pasando por el  cátodo hasta entrar a dicho pin.

Cuando uno de los diodos recibe un 1 en su cátodo este no conduce haciendo una barrera.La  corriente que viene de los 5 volt   buscara otro camino para circular, como hay 4 diodos tendrá cuatro posibles salidas hacia  los pines del integrado, cuando los 4 pines donde se encuentran los diodos están en 1 la corriente que viene de los 5 volt no tiene otro camino que ir hacia el pin reset del contador cd 4040 haciendo que este vuelva al conteo inicial   y hacia el primer contador cd 4026 que es disparado (estos se hace cada 60 segundos).

Ahora que ya sabemos disparar un contador cada 60 segundos tenemos  que analizar como logramos que dos contadores cuenten de 00 a 59 y se pueda disparar un tercer contador que seria el primer dígito  que forman las horas.

contador  cd 4026

distribución de pines de un cd 4026

Este contador recibe los pulsos del cd 4040 y por cada pulso cuenta de  0 hasta llegar a 9 una vez que llega a 9 el contador vuelve a 0 enviando un pulso en el pin 5 para poder conectar así un segundo contador .

Como hemos explicado el contador cd 4026 solo cuenta de 0 a 9 y al volver a 0 da un  pulso para disparar un segundo contador a través del pin 5 como se observa en la imagen.

Configuración básica de un contador cd 4026 notese que el display de 7  segmentos es cátodo común y tiene todos los cátodos unidos cuando el pin 1  recibe los pulsos dispara el contador mostrando asi su  correspondiente numero en el diplay.

distribución de pines de un display 7 segmentos cátodo común cada led que se enciende formando un segmento.

Como todos sabemos los relojes digitales cuentan los minutos y los segundos  00 hasta 59, esto nos lleva a la pregunta ¿como podemos hacer que 2 contadores  que cuentan de 00 a 99 resetee en una cuenta  que nosotros queramos ?

Esto se logra con ayuda de  otros circuitos digitales como compuertas lógicas y otros contadores.

el contador cd 4017

distribución de pines de un  contador cd 4017 

El cd 4017 a diferencia de los 2 primeros contadores que vimos anteriormente se caracterizan por no contar en forma binaria sino que  por cada pulso en su clock  va activando una  salida a la  vez, esto quiere decir que si Q0 estaba en 0 al recibir un pulso pasa a estar en 1 pero una vez que la salida Q0 pasa a 1 esta no volverá a ese valor hasta que todos los pines hayan valido 1 por lo menos una vez.

Arme este circuito así entiende lo explicado cada vez que aprete el pulsador se va enciendo un led, uno a la vez hasta pasar  la secuencia por los 9 leds.

Analicemos este diagrama

Observe  el primer contador cd 4026,  al pasar de  9 a 0 dispara  el segundo cd 4026 y el cd 4017.

Entonces cuando el primer contador cd 4026 haya pasado 5 veces de 9 a 0  habra disparado el segundo  cd 4026 5 veces lo que mostrara en su display el numero 5 y  a su vez puestos al  cd 4017 en 1  su salida Q5 al momento que el primer  contador cd 4026 haya pasado 6 veces de 9 a 0 debido a que el cd 4017 anteriormente estaba en 1 la salida Q5  esta se pone en 0 poniendo en 1 la salida Q6  que esta conectada a todos los reset de los 3 contadores esto genera que todos los contares se pongan en 0 haciendo  que el segundo contador de los minutos al ser reseteado nunca llegue  a contar  hasta 9 y solo llegue hasta 5  y se vuelva a 0.

Hasta acá  hemos aprendido hacer  los minutos exactos  para nuestro reloj.

Como todo reloj tenemos que disponer de pulsadores que nos ayuden a ponerlo en hora y en minutos exactos.

compuerta  lógica xor cd 4o70

distribución de pines compuerta lógica x -or cd 4070 

Observe  a la entrada de clock  del primer contador cd 4026  se agrego una compuerta lógica  x or cd 4070 junto a una resistencia R3 10k en serie con un capacitor  C1 1μf .

Para entender el funcionamiento de la puesta en hora de nuestro reloj analicemos la tabla de verdad de la compuerta x- or.

Como se observa en la tabla de verdad solo habrá un 1 en su salida si los pines de entradas se encuentran en estados desiguales.

Cuando el pin A de la compuerta x or  no esta recibiendo un pulso del contador cd 4040  y el pin B no esta recibiendo pulso del pin 3 cd 4060 a través del pulsador, su salida X se encuentra en 0 esto hace que el primer contador cd 4026 no sea disparado al momento que las entradas A o B  del cd 4070 estén en 1,  las salida X estará en 1 disparando así el primer contador cd 4026, la resistencia y el capacitor en serie ayudan a que los pulsos que vienen  del pin 3 del cd 4060 sean uniformes así cada vez que apretamos el pulsador este tren pulso dispare el primer contador cd 4026 pudiendo así ajustar los minutos que nosotros deseemos solo con mantener apretado el pulsador de los minutos.

Ya aprendimos a usar contadores como el cd 4026 cd 4060 cd 4040 cd 4017 y compuerta logica x-or cd 4070.

Para finalizar analizaremos la parte que forman las horas como se ve en el digrama, la puesta en hora es similar a la ya mencionada para los minutos.

Como se observa el diagrama es igual al de los minutos con unos pequeños cambios para que  nuestros contadores lleguen de 00 hasta 23 y despues vuelva otra vez a 00.

En la compuerta lógica x – or  que recibe en uno de sus pines de entrada un  pulso  del segundo contador cd 4026 , que forma los minutos esto dispara el primer contador de la hora cd 4026 y a su vez el cd 4017 que es el encargado de resetear  cuando la cuenta llegue a 23.Note que el segundo contador de la hora cd 4026 no usa el pin 5 para enviar un pulso  y si lo hace en su pin 14 este tiene la misma función que el pin 5 pero con la diferencia que enviá un pulso  cuando el contador es 0 y se pone en 0 cuanto el contador llego a 2 ,este pulso es enviado al habilitador del contador cd 4017  pin 13 haciendo que el contador quede en pausa momentáneamente mientras el pin 14 del segundo cd 4026 este en 0 esto hace que el contador cd 4017 siga contando hasta que su salida  Q5 resetee los 3 contadores impidiendo así que los contadores formen el numero 24.

Diagrama completo del reloj

Espero  que este articulo le sea útil y puedan armar un reloj  digital para decorar su casa.

Me despido un saludo a todos.

                                                           Elias Monzon

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