Codificador Digital

He recuperado este proyecto que hicimos hace un tiempo mi hija y yo para una feria de ciencias en la que participó y que gustó bastante.

Se trata de un codificador decimal a binario, o lo que es lo mismo, un dispositivo que traduce un valor en sistema decimal o base 10 a sistema binario o base 2.

Estamos rodeados de estos dispositivos, toda la electrónica que utilizamos a diario los contiene, ya que el sistema decimal es el utilizado por el ser humano para casi todo, mientras que el binario es el lenguaje de las máquinas y aparatos electrónicos, siendo estos codificadores y decodificadores los que nos permiten entenderlos y manipularlos.

Este codificador experimental es de 4 bits. Un bit es la unidad mínima de información digital, y puede tomar el valor cero o el uno. Al disponer de 4 bits tenemos 16 combinaciones posibles, ya que siendo n el número de bits, 2ⁿ = 16.

Esto se aprecia claramente en la siguiente tabla:

Como se ve, se pueden codificar los números de 0 al 15. Con un bit más (n = 5) tendríamos 2ⁿ = 32 combinaciones, pudiendo codificar del 0 al 31 decimal, y así consecutivamente.

A medida que aumenta el número de bits, la complejidad del circuito aumenta exponencialmente, por lo que para este proyecto, el número de bits elegido nos parece el ideal.

El funcionamiento es simple. El número decimal se introduce activando el interruptor correspondiente, y el codificador "traducirá" su valor a binario en los 4 leds situados en la parte superior, siendo un 'uno' el led encendido y un 'cero' el led apagado. 

Por ejemplo, si activamos el '5', deberemos obtener 'apagado-encendido-apagado-encendido', o sea, '0101', que corresponde al 5 en código binario. 

Para conseguir esto nos vamos a basar en un simple circuito basado en una matriz de diodos como esta:

Y esto llevado a la práctica hasta las 16 entradas nos daría el siguiente circuito:

Puede parecer algo enrevesado, pero en realidad no lo es, analizándolo se descubre fácilmente el patrón de funcionamiento.

En el esquema sólo se representan los dos primeros led indicadores de la parte decimal para no enmarañarlo, ya que sería igual para el resto, de la salida del interruptor al positivo del led, y del led al negativo de la batería.

Se han utilizado leds de color blanco, que funcionan a una tensión de unos 3 voltios, con lo que no tenemos que utilizar resistencias si usamos dos pilas de 1,5 V, facilitando algo más el montaje.

Si quisiéramos leds de otro color habría que calcular la resistencia correspondiente según la batería, ya que los leds trabajan a distinto voltaje según su color.

Hemos utilizado 16 leds pequeños de 3mm de diámetro para la entrada decimal, y 4 leds de 5mm de diámetro para el resultado binario.

También necesitamos 16 interruptores como este:

Un porta pilas para dos pilas de 1,5 V tipo AA:

Y unos diodos rectificadores. Yo he usado unos IN5819, pero valdrían cualquiera que trabajen con poca tensión y poca carga.

Todos estos componentes son muy habituales y fáciles de encontrar en internet o cualquier tienda de electrónica.

Pues una vez que tenemos todo vamos al lío.

Quiero que quede claro que esto no está patrocinado por Adolfo Domínguez, pero si es verdad que esta caja de un lote de perfume que me regalaron va perfecta.

Pintamos la tapa de blanco con spray y pegamos el siguiente diseño sobre ella:

Nosotros lo imprimimos en un formato A4 transparente adhesivo y quedó bastante bien, pero sólo es una idea.

Luego toca hacer los agujeros con cuidado para que queden bien alineados.

Quedando así:

Y una vez colocados los componentes toca ponerse a soldar...

… y poner cables.

Los diodos tienen polaridad, tanto los leds como los rectificadores, por lo tanto hay que tenerlo en cuenta a la hora de colocarlos.

En estas imágenes se describe cual es al positivo (ánodo) y el negativo (cátodo) de cada tipo.

Quedaría así:

Y todo terminado sería así:

Listo para funcionar.