Caso práctico: Control de iluminación desde dos puntos

Prototipo de Control de iluminación desde dos puntos (Maker Style)

Nivel: Básico. Construya un circuito donde una luz piloto pueda ser activada desde dos interruptores independientes utilizando lógica digital.

Objetivo y caso de uso

En este proyecto, construirá un circuito de control digital utilizando una compuerta OR 74HC32 para alimentar un indicador LED cuando se accione cualquiera de los dos pulsadores. Esto demuestra la función lógica fundamental donde una salida es verdadera si al menos una entrada es verdadera.

Por qué es útil:
* Domótica: Simula un sistema de luz de pasillo donde múltiples interruptores pueden encender una luz.
* Sistemas de seguridad: Representa una zona de disparo de alarma donde cualquier sensor individual (puerta o ventana) activa la sirena.
* Automotriz: Funciona como las luces interiores del techo que se encienden si la puerta del conductor O la del pasajero se abre.
* Seguridad industrial: Actúa como un sistema de parada de emergencia donde presionar cualquier botón en una línea de producción detiene la máquina.

Resultado esperado:
* Estado del LED: El LED permanece APAGADO (Lógica 0) solo cuando ambos botones están liberados.
* Pulsación única: Presionar el Botón A ENCIENDE el LED (Lógica 1).
* Pulsación única: Presionar el Botón B ENCIENDE el LED (Lógica 1).
* Pulsación simultánea: Presionar ambos botones mantiene el LED ENCENDIDO (Lógica 1).
* Público objetivo: Estudiantes y aficionados que aprenden compuertas lógicas digitales básicas.

Materiales

  • V1: Fuente de alimentación de 5 V CC
  • U1: 74HC32 (CI de cuádruple compuerta OR de 2 entradas)
  • S1: Pulsador momentáneo (NO – Normalmente Abierto), función: Entrada A
  • S2: Pulsador momentáneo (NO – Normalmente Abierto), función: Entrada B
  • R1: Resistencia de 10 kΩ, función: Pull-down para Entrada A
  • R2: Resistencia de 10 kΩ, función: Pull-down para Entrada B
  • R3: Resistencia de 330 Ω, función: Limitación de corriente del LED
  • D1: LED rojo, función: Indicador de salida lógica

Pin-out del CI utilizado

Chip: 74HC32 (Cuádruple compuerta OR de 2 entradas)

Pin Nombre Función lógica Conexión en este caso
1 1A Entrada A Conectado a S1 y R1
2 1B Entrada B Conectado a S2 y R2
3 1Y Salida Conectado a R3 (driver del LED)
7 GND Tierra (Masa) Conectado a 0V
14 VCC Fuente de alimentación Conectado a +5V

Guía de conexionado

Esta guía define las conexiones utilizando nombres de nodo específicos para asegurar un ensamblaje limpio del circuito.

  • Nodos de alimentación:

    • VCC: Conecte el terminal positivo de V1 al Pin 14 de U1.
    • 0 (GND): Conecte el terminal negativo de V1 al Pin 7 de U1.
  • Lógica de entrada A (NODE_A):

    • Conecte S1 entre VCC y NODE_A.
    • Conecte R1 entre NODE_A y 0 (GND).
    • Conecte el Pin 1 de U1 a NODE_A.
  • Lógica de entrada B (NODE_B):

    • Conecte S2 entre VCC y NODE_B.
    • Conecte R2 entre NODE_B y 0 (GND).
    • Conecte el Pin 2 de U1 a NODE_B.
  • Lógica de salida (NODE_Y):

    • Conecte el Pin 3 de U1 a un extremo de R3.
    • Conecte el otro extremo de R3 al ánodo (patilla larga) de D1.
    • Conecte el cátodo (patilla corta) de D1 a 0 (GND).

Diagrama de bloques conceptual

Conceptual block diagram — 74HC32 OR gate

Esquemático

[ INPUTS ]                                  [ LOGIC ]                                [ OUTPUT ]

[ VCC ]--> [ S1 (NO) ] --+--(NODE_A)----------->+-------------+
                         |  (Pin 1)             |             |
                    [ R1 (10k) ]                |  U1: 74HC32 |
                         v                      |  (OR Gate)  |--(NODE_Y)--> [ R3 (330) ] --> [ D1 (LED) ] --> [ GND ]
                      [ GND ]                   |  (Pin 3)    |
                                                |             |
[ VCC ]--> [ S2 (NO) ] --+--(NODE_B)----------->+-------------+
                         |  (Pin 2)
                    [ R2 (10k) ]
                         v
                      [ GND ]
Esquema Eléctrico

Tabla de verdad

El 74HC32 sigue la tabla lógica OR estándar:

Entrada A (S1) Entrada B (S2) Salida Y (LED) Descripción del estado
0 (Liberado) 0 (Liberado) 0 (OFF) Sin señal activa
0 (Liberado) 1 (Pulsado) 1 (ON) Activado por B
1 (Pulsado) 0 (Liberado) 1 (ON) Activado por A
1 (Pulsado) 1 (Pulsado) 1 (ON) Activado por ambos

Mediciones y pruebas

  1. Comprobación en reposo: Antes de presionar nada, mida el voltaje en NODE_A y NODE_B con respecto a GND. Debería ser cercano a 0V (Lógica 0) debido a las resistencias pull-down. El LED debería estar apagado.
  2. Prueba de entrada A: Presione S1. Mida el voltaje en NODE_A; debería subir a 5V. Verifique que D1 se enciende.
  3. Prueba de entrada B: Presione S2. Mida el voltaje en NODE_B; debería subir a 5V. Verifique que D1 se enciende.
  4. Prueba combinada: Presione ambos botones simultáneamente. El LED debería permanecer encendido sin parpadear.

Netlist SPICE y simulación

Netlist SPICE de referencia (ngspice) — extractoNetlist SPICE completo (ngspice)

* Practical case: Lighting control from two points

* --- Power Supply ---
* V1: 5V DC Supply connected to VCC and GND (0)
V1 VCC 0 DC 5

* --- Input A ---
* S1: Momentary Push Button (NO)
* Modeled as a voltage-controlled switch (S1) driven by a pulse source (V_ACT_A)
* to simulate the physical user action of pressing the button.
V_ACT_A ACT_A 0 PULSE(0 5 50u 1u 1u 100u 200u)
S1 VCC NODE_A ACT_A 0 SW_BTN

* R1: 10k Pull-down resistor for Input A
R1 NODE_A 0 10k

* --- Input B ---
* S2: Momentary Push Button (NO)
* Modeled as a voltage-controlled switch (S2) driven by a pulse source (V_ACT_B)
V_ACT_B ACT_B 0 PULSE(0 5 50u 1u 1u 200u 400u)
S2 VCC NODE_B ACT_B 0 SW_BTN

* R2: 10k Pull-down resistor for Input B
R2 NODE_B 0 10k

* --- Logic IC U1: 74HC32 (Quad 2-Input OR Gate) ---
* Wiring Guide: Pin 1 to NODE_A, Pin 2 to NODE_B, Pin 3 to NODE_Y
* Pin 7 to GND (0), Pin 14 to VCC
XU1 NODE_A NODE_B NODE_Y 0 VCC 74HC32

* ... (truncated in public view) ...

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* Practical case: Lighting control from two points

* --- Power Supply ---
* V1: 5V DC Supply connected to VCC and GND (0)
V1 VCC 0 DC 5

* --- Input A ---
* S1: Momentary Push Button (NO)
* Modeled as a voltage-controlled switch (S1) driven by a pulse source (V_ACT_A)
* to simulate the physical user action of pressing the button.
V_ACT_A ACT_A 0 PULSE(0 5 50u 1u 1u 100u 200u)
S1 VCC NODE_A ACT_A 0 SW_BTN

* R1: 10k Pull-down resistor for Input A
R1 NODE_A 0 10k

* --- Input B ---
* S2: Momentary Push Button (NO)
* Modeled as a voltage-controlled switch (S2) driven by a pulse source (V_ACT_B)
V_ACT_B ACT_B 0 PULSE(0 5 50u 1u 1u 200u 400u)
S2 VCC NODE_B ACT_B 0 SW_BTN

* R2: 10k Pull-down resistor for Input B
R2 NODE_B 0 10k

* --- Logic IC U1: 74HC32 (Quad 2-Input OR Gate) ---
* Wiring Guide: Pin 1 to NODE_A, Pin 2 to NODE_B, Pin 3 to NODE_Y
* Pin 7 to GND (0), Pin 14 to VCC
XU1 NODE_A NODE_B NODE_Y 0 VCC 74HC32

* --- Output Stage ---
* R3: 330 Ohm LED current limiting resistor
R3 NODE_Y NODE_LED 330

* D1: Red LED Logic output indicator
D1 NODE_LED 0 LED_RED

* --- Models and Subcircuits ---

* Switch Model (Normally Open)
* Vt=2.5V: Threshold voltage for switching
* Ron=0.1: Low resistance when closed
* Roff=10Meg: High resistance when open
.model SW_BTN SW(Vt=2.5 Ron=0.1 Roff=10Meg)

* LED Model (Generic Red LED)
.model LED_RED D(IS=1e-22 N=1.5 RS=5 BV=5 IBV=10u CJO=10p)

* 74HC32 Behavioral Subcircuit
* Implements robust continuous logic to avoid convergence issues
.subckt 74HC32 1 2 3 7 14
* Pin Definitions: 1=InputA, 2=InputB, 3=OutputY, 7=GND, 14=VCC
* Logic: Y = A OR B
* Implemented using Sigmoid function S(x) = 1 / (1 + exp(-k*(x-threshold)))
* OR(A,B) is equivalent to 1 - (NOT_A * NOT_B)
* V(14) scales the output to the supply rail
B_OR 3 7 V = V(14) * (1 - ( (1/(1+exp(-20*(V(1)-2.5)))) * (1/(1+exp(-20*(V(2)-2.5)))) ))
.ends

* --- Simulation Directives ---
* Transient analysis for 600us to capture all logic states of the pulses
.tran 1u 600u

* Print required voltages for analysis
.print tran V(NODE_A) V(NODE_B) V(NODE_Y) V(NODE_LED)

* Calculate DC operating point
.op

.end

Resultados de Simulación (Transitorio)

Resultados de Simulación (Transitorio)
Show raw data table (1562 rows)
Index   time            v(node_a)       v(node_b)       v(node_y)
0	0.000000e+00	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
1	1.000000e-08	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
2	2.000000e-08	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
3	4.000000e-08	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
4	8.000000e-08	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
5	1.600000e-07	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
6	3.200000e-07	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
7	6.400000e-07	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
8	1.280000e-06	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
9	2.280000e-06	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
10	3.280000e-06	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
11	4.280000e-06	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
12	5.280000e-06	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
13	6.280000e-06	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
14	7.280000e-06	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
15	8.280000e-06	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
16	9.280000e-06	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
17	1.028000e-05	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
18	1.128000e-05	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
19	1.228000e-05	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
20	1.328000e-05	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
21	1.428000e-05	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
22	1.528000e-05	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
23	1.628000e-05	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
... (1538 more rows) ...

Errores comunes y cómo evitarlos

  1. Dejar entradas flotantes: No instalar las resistencias pull-down (R1, R2) hace que las entradas «floten», lo que a menudo lleva a que el LED parpadee o se quede encendido permanentemente debido al ruido estático. Siempre conecte las entradas no utilizadas a GND o VCC.
  2. Falta de alimentación al chip: Olvidar conectar el Pin 14 a +5V y el Pin 7 a GND. Las compuertas lógicas dentro del chip no pueden funcionar sin energía.
  3. Orientación del LED: Insertar el LED al revés (ánodo a tierra). El LED actuará como un circuito abierto y nunca se encenderá.

Solución de problemas

  • El LED está siempre ENCENDIDO:
    • Verifique si falta R1 o R2 o si están desconectadas.
    • Verifique que está usando un botón Normalmente Abierto (NO/NA), no uno Normalmente Cerrado (NC).
  • El LED no se ENCIENDE cuando se presionan los botones:
    • Verifique las conexiones de alimentación de U1 (Pines 7 y 14).
    • Asegúrese de que el LED esté orientado correctamente (Lado plano/patilla corta a GND).
  • El LED es muy tenue:
    • El valor de R3 podría ser demasiado alto (por ejemplo, usar 10 kΩ en lugar de 330 Ω).
    • El voltaje de alimentación V1 podría ser demasiado bajo.

Posibles mejoras y extensiones

  1. Control de tres puntos: Conecte en cascada una segunda compuerta OR (usando las compuertas restantes en el chip 74HC32) para agregar un tercer interruptor, permitiendo el control desde tres ubicaciones.
  2. Circuito de enclavamiento (Latch): Agregue un bucle de retroalimentación o use un latch SR para que presionar un botón una vez encienda la luz y la mantenga encendida hasta que se presione un botón de «Reset» (simulando una memoria de alarma).

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Quiz rápido

Pregunta 1: ¿Qué componente principal se utiliza para realizar la función lógica en este circuito?




Pregunta 2: ¿Cuál es el objetivo principal del circuito descrito?




Pregunta 3: ¿Qué sucede con el LED si se presiona únicamente uno de los botones?




Pregunta 4: ¿En qué condición permanece el LED APAGADO?




Pregunta 5: ¿Qué aplicación de la vida real en el sector automotriz se menciona como ejemplo?




Pregunta 6: ¿Qué función lógica fundamental demuestra este proyecto?




Pregunta 7: ¿Cómo se aplica este circuito en un sistema de seguridad industrial?




Pregunta 8: ¿Qué ocurre si se presionan ambos botones simultáneamente en una compuerta OR?




Pregunta 9: ¿Qué nivel de dificultad se asigna a este proyecto en el contexto?




Pregunta 10: ¿Qué ejemplo de domótica se utiliza para ilustrar este circuito?




Carlos Núñez Zorrilla
Carlos Núñez Zorrilla
Electronics & Computer Engineer

Ingeniero Superior en Electrónica de Telecomunicaciones e Ingeniero en Informática (titulaciones oficiales en España).

Sígueme:


Caso práctico: Sistema de alarma con doble sensor

Prototipo de Sistema de alarma con doble sensor (Maker Style)

Nivel: Básico — Implementar un circuito lógico que active una alarma si cualquiera de dos sensores detecta una intrusión.

Objetivo y caso de uso

En este caso práctico, construirás un circuito lógico digital utilizando un circuito integrado 74HC32 (puerta OR). El circuito monitorea dos interruptores que representan sensores de puerta; si se activa cualquiera de los interruptores (lógica ALTA o HIGH), el LED de salida (alarma) se enciende.

Por qué es útil:
* Seguridad en el hogar: Simula un sistema donde abrir la puerta delantera o la trasera activa la sirena.
* Seguridad automotriz: Funciona como la luz de «puerta abierta» del tablero, que se ilumina si alguna puerta de los pasajeros no está completamente cerrada.
* Controles industriales: Actúa como un monitor de fallos simplificado donde múltiples señales de error pueden activar una única luz de advertencia.

Resultado esperado:
* Estado de espera: Cuando ambos interruptores están abiertos (entrada de 0 V), el LED permanece APAGADO.
* Estado activo 1: Cuando el interruptor A está cerrado (entrada de 5 V), el LED se ENCIENDE.
* Estado activo 2: Cuando el interruptor B está cerrado (entrada de 5 V), el LED se ENCIENDE.
* Estado activo dual: Cuando ambos interruptores están cerrados, el LED permanece ENCENDIDO.
* Público objetivo: Estudiantes de electrónica y aficionados que aprenden puertas lógicas digitales básicas.

Materiales

  • V1: Fuente de alimentación de 5 V CC o paquete de baterías
  • U1: CI 74HC32 con cuádruple puerta OR de 2 entradas
  • S1: Interruptor de palanca SPST o pulsador, función: Sensor de puerta delantera (Entrada A)
  • S2: Interruptor de palanca SPST o pulsador, función: Sensor de puerta trasera (Entrada B)
  • R1: Resistencia de 10 kΩ, función: pull-down para Entrada A
  • R2: Resistencia de 10 kΩ, función: pull-down para Entrada B
  • R3: Resistencia de 330 Ω, función: limitación de corriente del LED
  • D1: LED rojo, función: Indicador de alarma
  • Protoboard y cables de conexión

Pin-out del CI utilizado

Chip seleccionado: 74HC32 (Cuádruple puerta OR de 2 entradas)

Pin Nombre Función lógica Conexión en este caso
1 1A Entrada A (Puerta 1) Conectado a S1 y R1
2 1B Entrada B (Puerta 1) Conectado a S2 y R2
3 1Y Salida (Puerta 1) Conectado a R3 (controlador de LED)
7 GND Tierra Conectado a 0 (Riel negativo)
14 VCC Alimentación positiva Conectado al riel de 5 V

Guía de conexionado

Construye el circuito en la protoboard siguiendo estas conexiones. Los nombres de los nodos (por ejemplo, IN_A, VCC) indican uniones eléctricas.

  • Fuente de alimentación:
    • V1: Terminal positivo al nodo VCC.
    • V1: Terminal negativo al nodo 0 (GND).
  • Alimentación del CI:
    • U1 (Pin 14): Conectar a VCC.
    • U1 (Pin 7): Conectar a 0.
  • Sensor A (Puerta delantera):
    • S1: Conectar entre VCC y el nodo IN_A.
    • R1: Conectar entre el nodo IN_A y 0 (Funciona como resistencia pull-down para asegurar un 0 lógico cuando el interruptor está abierto).
    • U1 (Pin 1): Conectar al nodo IN_A.
  • Sensor B (Puerta trasera):
    • S2: Conectar entre VCC y el nodo IN_B.
    • R2: Conectar entre el nodo IN_B y 0 (Funciona como resistencia pull-down).
    • U1 (Pin 2): Conectar al nodo IN_B.
  • Etapa de salida:
    • U1 (Pin 3): Conectar al nodo SIG_OUT.
    • R3: Conectar entre el nodo SIG_OUT y el nodo LED_ANODE.
    • D1: Ánodo al nodo LED_ANODE, Cátodo a 0.

Diagrama de bloques conceptual

Conceptual block diagram — 74HC32 OR gate

Esquemático

[ INPUT SENSORS ]                        [ LOGIC PROCESSING ]                  [ OUTPUT ALARM ]

[ VCC ] --> [ S1: Front Door ] --+--(IN_A)--> [ Pin 1 ] --+
                                 |                        |
                           [ R1: 10k ]                    |
                                 |                        v
                               [ GND ]             +-------------+
                                                   |  U1: 74HC32 |
                                                   |  (OR Gate)  | --(Pin 3)--> [ R3: 330 ] --> [ D1: LED ] --> GND
                                                   +-------------+
                               [ GND ]                    ^
                                 |                        |
                           [ R2: 10k ]                    |
                                 |                        |
[ VCC ] --> [ S2: Back Door  ] --+--(IN_B)--> [ Pin 2 ] --+
Esquema Eléctrico

Tabla de verdad

El 74HC32 se comporta según la lógica OR estándar:

Sensor A (S1) Sensor B (S2) Pin 1 (Voltios) Pin 2 (Voltios) Pin de salida 3 (Voltios) Estado del LED
Abierto Abierto 0 V 0 V 0 V (BAJO) APAGADO
Abierto Cerrado 0 V 5 V 5 V (ALTO) ENCENDIDO
Cerrado Abierto 5 V 0 V 5 V (ALTO) ENCENDIDO
Cerrado Cerrado 5 V 5 V 5 V (ALTO) ENCENDIDO

Mediciones y pruebas

  1. Verificación de alimentación: Antes de insertar el CI, energiza los rieles y mide el voltaje entre VCC y 0. Debería leer aproximadamente 5 V.
  2. Verificación de entrada:
    • Mantén U1 insertado. Mide el voltaje en el Pin 1 con respecto a GND. Debería ser 0 V.
    • Presiona S1. El voltaje en el Pin 1 debería saltar a ~5 V.
    • Repite para S2 y el Pin 2.
  3. Prueba lógica:
    • Asegúrate de que ambos interruptores estén abiertos. Mide el Pin 3 (Salida); debería estar cerca de 0 V.
    • Cierra solo S1. Mide el Pin 3; debería estar cerca de 5 V. El LED debería encenderse.
    • Cierra solo S2. Mide el Pin 3; debería estar cerca de 5 V. El LED debería encenderse.

Netlist SPICE y simulación

Netlist SPICE de referencia (ngspice) — extractoNetlist SPICE completo (ngspice)

* Practical case: Dual Sensor Alarm System
* Corrected SPICE Netlist based on BOM and Wiring Guide

* ==============================================================================
* POWER SUPPLY
* ==============================================================================
* V1: 5V DC Supply
* Wiring: Positive to VCC, Negative to 0 (GND)
V1 VCC 0 DC 5

* ==============================================================================
* INPUT SENSORS
* ==============================================================================
* Sensor A: Front Door (S1, R1)
* Wiring: S1 connects VCC to IN_A. R1 connects IN_A to 0 (Pull-down).
* Simulation: S1 is modeled as a voltage-controlled switch driven by a control pulse
* to simulate a button press sequence.
V_CTRL_A CTRL_A 0 PULSE(0 5 10u 1u 1u 100u 200u)
S1 VCC IN_A CTRL_A 0 SW_GEN
R1 IN_A 0 10k

* Sensor B: Back Door (S2, R2)
* Wiring: S2 connects VCC to IN_B. R2 connects IN_B to 0 (Pull-down).
* Simulation: S2 control pulse is offset to test all truth table combinations.
V_CTRL_B CTRL_B 0 PULSE(0 5 10u 1u 1u 200u 400u)
S2 VCC IN_B CTRL_B 0 SW_GEN
R2 IN_B 0 10k

* ==============================================================================
* LOGIC IC: U1 (74HC32)
* ... (truncated in public view) ...

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* Practical case: Dual Sensor Alarm System
* Corrected SPICE Netlist based on BOM and Wiring Guide

* ==============================================================================
* POWER SUPPLY
* ==============================================================================
* V1: 5V DC Supply
* Wiring: Positive to VCC, Negative to 0 (GND)
V1 VCC 0 DC 5

* ==============================================================================
* INPUT SENSORS
* ==============================================================================
* Sensor A: Front Door (S1, R1)
* Wiring: S1 connects VCC to IN_A. R1 connects IN_A to 0 (Pull-down).
* Simulation: S1 is modeled as a voltage-controlled switch driven by a control pulse
* to simulate a button press sequence.
V_CTRL_A CTRL_A 0 PULSE(0 5 10u 1u 1u 100u 200u)
S1 VCC IN_A CTRL_A 0 SW_GEN
R1 IN_A 0 10k

* Sensor B: Back Door (S2, R2)
* Wiring: S2 connects VCC to IN_B. R2 connects IN_B to 0 (Pull-down).
* Simulation: S2 control pulse is offset to test all truth table combinations.
V_CTRL_B CTRL_B 0 PULSE(0 5 10u 1u 1u 200u 400u)
S2 VCC IN_B CTRL_B 0 SW_GEN
R2 IN_B 0 10k

* ==============================================================================
* LOGIC IC: U1 (74HC32)
* ==============================================================================
* Wiring: Pin 1=IN_A, Pin 2=IN_B, Pin 3=SIG_OUT, Pin 7=0, Pin 14=VCC
* Uses a subcircuit to model the OR gate logic
XU1 IN_A IN_B SIG_OUT 0 VCC 74HC32

* ==============================================================================
* OUTPUT STAGE
* ==============================================================================
* Wiring: SIG_OUT -> R3 -> LED_ANODE -> D1 -> 0
R3 SIG_OUT LED_ANODE 330
D1 LED_ANODE 0 LED_RED

* ==============================================================================
* MODELS & SUBCIRCUITS
* ==============================================================================

* Model for Switch (Idealized Push-Button)
.model SW_GEN SW(Vt=2.5 Ron=0.1 Roff=10Meg)

* Model for Red LED
.model LED_RED D(IS=1u N=3 RS=5)

* Subcircuit for 74HC32 (Quad 2-Input OR Gate)
* Implements OR logic: Y = A OR B
* Mathematical implementation using De Morgan's Law for continuous signals:
* Y = 1 - ( (1-A) * (1-B) )  (normalized 0-1 logic)
.subckt 74HC32 A B Y GND_PIN VCC_PIN
    * Sigmoid function to normalize inputs: 1/(1+exp(-20*(V(in)-2.5)))
    * Logic formula: V(Y) = V(VCC) * (1 - ( (1-Sig(A)) * (1-Sig(B)) ))
    B_OR Y GND_PIN V = V(VCC_PIN) * (1 - ( (1 - 1/(1+exp(-20*(V(A)-2.5)))) * (1 - 1/(1+exp(-20*(V(B)-2.5)))) ))
.ends

* ==============================================================================
* ANALYSIS
* ==============================================================================
* Transient analysis to verify truth table (00, 10, 01, 11)
.tran 1u 500u

* Monitor Input and Output Voltages
.print tran V(IN_A) V(IN_B) V(SIG_OUT) V(LED_ANODE)

* Compute DC Operating Point
.op

.end

Resultados de Simulación (Transitorio)

Resultados de Simulación (Transitorio)
Show raw data table (1202 rows)
Index   time            v(in_a)         v(in_b)         v(sig_out)
0	0.000000e+00	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
1	1.000000e-08	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
2	2.000000e-08	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
3	4.000000e-08	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
4	8.000000e-08	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
5	1.600000e-07	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
6	3.200000e-07	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
7	6.400000e-07	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
8	1.280000e-06	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
9	2.280000e-06	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
10	3.280000e-06	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
11	4.280000e-06	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
12	5.280000e-06	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
13	6.280000e-06	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
14	7.280000e-06	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
15	8.280000e-06	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
16	9.280000e-06	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
17	1.000000e-05	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
18	1.010000e-05	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
19	1.026000e-05	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
20	1.030750e-05	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
21	1.039062e-05	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
22	1.041363e-05	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
23	1.045390e-05	4.995005e-03	4.995005e-03	5.000000e+00
... (1178 more rows) ...

Errores comunes y cómo evitarlos

  1. Entradas flotantes: Olvidar R1 o R2 (resistencias pull-down).
    • Solución: Las puertas lógicas se comportan de manera impredecible si las entradas no están conectadas a un voltaje definido. Usa siempre resistencias pull-down (a tierra) o resistencias pull-up (a VCC) para interruptores mecánicos.
  2. Falta la resistencia del LED: Conectar el LED directamente a la salida del CI.
    • Solución: Incluye siempre R3 (330 Ω) para limitar la corriente. Sin ella, puedes dañar el LED o la etapa de salida del 74HC32.
  3. Orientación incorrecta del CI: Insertar el 74HC32 al revés.
    • Solución: Localiza la muesca o el punto en el encapsulado del CI. La muesca indica el extremo con el Pin 1 y el Pin 14.

Solución de problemas

  • El LED siempre está ENCENDIDO:
    • Comprueba si R1 o R2 están desconectadas (las entradas flotantes a menudo derivan a ALTO/HIGH).
    • Verifica que S1 o S2 no estén cableados como «normalmente cerrados» por error.
    • Busca cortocircuitos entre VCC y el Pin 1/Pin 2.
  • El LED nunca se ENCIENDE:
    • Comprueba si el CI tiene alimentación (Pin 14 a 5V, Pin 7 a GND).
    • Verifica la polaridad del LED (el Ánodo debe mirar hacia la resistencia/CI, el Cátodo a GND).
  • El LED brilla muy poco:
    • El valor de R3 podría ser demasiado alto (por ejemplo, usar 10 kΩ en lugar de 330 Ω).
    • El voltaje de la fuente de alimentación podría ser demasiado bajo (< 3 V).

Posibles mejoras y extensiones

  1. Alarma con enclavamiento: Añade un flip-flop o crea un circuito de enclavamiento (latch) para que la alarma permanezca ENCENDIDA incluso después de que el intruso cierre la puerta (S1/S2 se abran de nuevo), requiriendo un reinicio manual.
  2. Alerta sonora: Conecta un zumbador activo en paralelo con el LED (impulsado por un transistor si el requisito de corriente supera los 20 mA) para añadir sonido a la alarma visual.

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Quiz rápido

Pregunta 1: ¿Qué circuito integrado se utiliza principalmente en este caso práctico?




Pregunta 2: ¿Qué tipo de puerta lógica representa el CI 74HC32?




Pregunta 3: ¿Cuál es el objetivo principal del circuito descrito?




Pregunta 4: ¿Qué sucede con el LED cuando ambos interruptores están abiertos (0 V)?




Pregunta 5: ¿Qué voltaje se considera como entrada en 'Estado activo' cuando se cierra un interruptor?




Pregunta 6: ¿Cuál es el resultado esperado si el interruptor A está cerrado y el interruptor B está abierto?




Pregunta 7: ¿Qué aplicación de seguridad automotriz se menciona como ejemplo para este circuito?




Pregunta 8: Según la lógica OR del circuito, ¿qué ocurre si ambos interruptores se cierran simultáneamente?




Pregunta 9: ¿Qué nivel de dificultad se asigna a este caso práctico?




Pregunta 10: ¿Cómo actúa este circuito en un contexto de controles industriales?




Carlos Núñez Zorrilla
Carlos Núñez Zorrilla
Electronics & Computer Engineer

Ingeniero Superior en Electrónica de Telecomunicaciones e Ingeniero en Informática (titulaciones oficiales en España).

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