7/21/2019 Reportes Optoelectronica
1/27
INSTITUTO TECNOLGICO DE NOGALES
la ciencia y la tecnologa para la liberacin del hombre
Reportes De Prcticas
Equipo:
Ramrez Calzadillas Perla
Hernndez Galaviz Jorge Martin
Meneses Itaz Paul
Carrera
Ingeniera Electrnica
Profesor
Cabrera Urvalejo Jos Mario
H. Nogales, Sonora, Mxico. Diciembre del 2012
http://www.google.com.mx/imgres?imgurl=http://posgradoitn.com/clima/images/logoitn.gif&imgrefurl=http://posgradoitn.com/&usg=__UC-d6PpUzh5FGB0d7eLFri3a2eo=&h=276&w=265&sz=4&hl=es&start=96&zoom=1&tbnid=XKqeKPJ0_y7O2M:&tbnh=158&tbnw=152&ei=BwI_TaPEGJC4sAPyt9CIBQ&prev=/images?q=LOGO+ITN&um=1&hl=es&rlz=1W1RNSN_es&biw=1003&bih=492&tbs=isch:1&um=1&itbs=1&iact=hc&vpx=352&vpy=193&dur=3344&hovh=220&hovw=212&tx=113&ty=186&oei=2gE_Tc7gB5O6sQP9_5XnBA&esq=3&page=12&ndsp=8&ved=1t:429,r:1,s:967/21/2019 Reportes Optoelectronica
2/27
2
PRACTICA 1
Introduccin
Una fotorresistencia es un componente electrnico cuya resistencia disminuye con el aumento de
intensidad de luz incidente. Puede tambin ser llamado fotorresistor, fotoconductor, clula
fotoelctrica o resistor dependiente de la luz, cuyas siglas, LDR, se originan de su nombre en
ingls light-dependent resistor. Su cuerpo est formado por una clula o celda y dos patillas.
El valor de resistencia elctrica de un LDR es bajo cuando hay luz incidiendo en l (puede
descender hasta 50 ohms) y muy alto cuando est a oscuras (varios megaohmios).
En esta prctica se construir un circuito que nos permitir realizar el anlisis del
funcionamiento de la fotorresistencia midiendo su resistencia mientras est iluminada y
en oscuridad Se midi el Voltaje de salida (Vout) en la resistencia R1.
Objetivo
Comprender el funcionamiento bsico de la fotorresistencia.
Material
1 Fotorresistencia
1 Protoboard
1 Multmetro
Resistencias de varios valores
Desarrollo
Primero conectamos la foto resistencia con una resistencia como en la siguiente figura:
7/21/2019 Reportes Optoelectronica
3/27
3
De este circuito se obtuvieron los siguientes valores:
Le aplicamos 9 Volts en la entrada y medimos el voltaje que cae en la fotorresistencia a luz
ambiente, una vez obtenido el resultado procedemos a medir de nuevo solo que esta vez
tapamos la fotorresistencia.
Una vez concluidas las mediciones continuamos a armar el siguiente circuito:
Valor de R1() Vout con luz Vout oscuridad Cambios de V
100 .316 .037 .279
1k 2.47 .48 1.99
10k 6.82 3.15 3.67
100k 8.77 7.4 1.37
1M 9.03 8.85 .18
7/21/2019 Reportes Optoelectronica
4/27
4
Valor de R1() Vout con luz Vout oscuridad Cambios de V
100 .345 .06 .15
1k 2.5 .5 2.0
10k 7.2 3.5 3.7
100k 8.89 7.65 1.42
1M 9 8.85 .15
Conclusiones
La resistencia de la fotorresistencia aumenta en la oscuridad y disminuye en la luz. Entre
menor sea la resistencia utilizada en el divisor de voltaje, habr mayor cada de voltaje en
ella cuando est en oscuridad. Dependiendo de la utilidad que se le quiera dar al circuito,
se escoger el valor ms conveniente. Se puede apreciar claramente que la resistencia de
10k fue la que hizo ms evidentes los cambios de oscuridad y luz puesto que al utilizarla la
diferencia de voltaje en luz y oscuridad fue mayor. Tambin se comprob que el orden de
los componentes conectados en serie en una sola malla, no afectar la cada de voltaje enellos, puesto que lo importante es su valor resistivo; evidentemente existen leves
variaciones de voltaje, pero estas pudieron ser provocadas por el factor humano, error en
los componentes, ineficacia de los conductores, etc. Al ser estas diferencias tan
minsculas, son despreciables en el sentido prctico.
7/21/2019 Reportes Optoelectronica
5/27
5
PRACTICA 2
Introduccin
En esta ocasin se controlan LEDs con fotorresistencias, pero su funcionamiento no solose limita a estos, ya que se pueden utilizar rels u otro tipo de componentes como carga a
controlar.
Cabe mencionar que podemos tener dos tipos de configuraciones para esto los
llamaremos Caso 1 y Caso 2 respectivamente y con estos podemos realizar ms
configuraciones o ms aplicaciones por decirlo as, a continuacin se muestra el circuito y
una explicacin de su funcionamiento.
Comencemos por decir que un LDR disminuye su resistencia con el aumento de luz
incidida sobre ella. A lo que nos lleva a decir que a mayor luz menor resistencia y por otro
lado ocurre el caso contrario a menor luz mayor resistencia.
Se armar un circuito que se muestra en el diagrama siguiente. Se controlara el apagado y
encendido de un LED.
Objetivo
Analizar el funcionamiento bsico de la fotorresistencia y aplicarla a un circuito para
controlar el encendido y apagado de un dispositivo.
Material
1 Fotorresistencia
2 Transistores PNP 2N2222
1 Resistencia 47k
2 Resistencias de 4.7k
1 Relevador
1 Led
7/21/2019 Reportes Optoelectronica
6/27
6
1 Fuente de voltaje DC
1 Multmetro
Desarrollo
Se arma el circuito de la figura anterior. Esteactuar como un interruptor accionado con
la fotorresistencia, el circuito muestra que est conectado el LED al relevador
normalmente abierto, quiere decir que al tapar la fotorresistencia prendera el LED, para el
funcionamiento contrario basta con conectar la resistencia y el LED en el otro contacto del
relevador.
Conclusiones
El transistor es muy importante para poder amplificar la corriente que permite pasar la
fotorresistencia, dado que era muy pequea y hubiera sido casi imposible que funcionara
de manera apropiada sin este.
7/21/2019 Reportes Optoelectronica
7/27
7
PRACTICA 3
Introduccin
El valor de resistencia elctrica de un LDR es bajo cuando hay luz incidiendo en l (puede
descender hasta 50 ohms) y muy alto cuando est a oscuras (varios megaohmios).
Brevemente podramos definir una fotorresistencia como un transistor bipolar capaz de
detectar variaciones de luz. Sin embargo este dispositivo encierra una mayor complejidad
y merece un mayor reconocimiento debido a la gran importancia prctica que ha
adquirido en la segunda parte del siglo XX y en los inicios del nuevo milenio, ya que son
mltiples los usos que se realizan con este sensor lumnico: desde cmaras de video,
alarmas de seguridad hasta sistemas de encendido y apagado del alumbrado de calles.
En la siguiente practica armaremos seguiremos utilizando la LDR para realizar una alarma
que se activara al interrumpir un haz de luz sobre la fotorresistencia.
Objetivo
Elaborar una alarma controlada mediante la luz.
Material
1 NE555N
- 1 Fotorresistencia
- 1 Potencimetro de 100K
- 1 Resistencia de 27 ohms
- 1 Resistencia de 220 ohm
- 1 Resistencia de 1K
- 1 Resistencia de 47K
- 1 Resistencia de 100K
- 1 Transistor de potencia 2N3055
7/21/2019 Reportes Optoelectronica
8/27
8
- 1 Capacitor de 0.1f
- 1 Diodo 1N4002
- 1 Bocina de 8ohms
Desarrollo
Se arma el circuito de la figura siguiente, el cual funciona de la siguiente manera: Al recibir
luz la fotorresistencia tiene una resistencia baja, por lo que se bloquea el voltaje que
recibe la R del 555 y se mantiene desactivado el multivibrador, por lo tanto la bocina no
suena, pero en cuanto la fotorresistencia deja de recibir luz, la resistencia aumenta y el
voltaje llega al 555, lo que hace que la bocina suene.
Conclusiones
La fotorresistencia tiene mltiples aplicaciones posibles en diversos campos, as
como la mayora de los dispositivos pticos.
7/21/2019 Reportes Optoelectronica
9/27
9
PRACTICA 4
Introduccin
El primer circuito de LED es un circuito limitador de corriente, el cual lleva un transistor
que funciona como interruptor electrnico.
Un limitadoro recortadores un circuito que permite, mediante el uso
de resistencias y diodos, eliminar tensiones que no nos interesa que lleguen a un
determinado punto de un circuito. Mediante un limitador podemos conseguir que a un
determinado circuito le lleguen nicamente tensiones positivas o solamente negativas, no
obstante esto tambin puede hacerse con un slo diodo formando un rectificador de media
onda, de forma que nos vamos a centrar en un tipo de limitador que no permite que a un
circuito lleguen tensiones que podran ser perjudiciales para el mismo.
Objetivo
Comprobar para una fuente de 5v la intensidad mnima que necesita un LED rojo para que
Material
1 Led Rojo (1.8v)
3 resistencias
1 Fuente de voltaje
1 Multmetro
1 transistor NPN2222
7/21/2019 Reportes Optoelectronica
10/27
10
Desarrollo
Se arm el circuito de la figura y se obtuvieron los siguientes valores :
RC=14.9K; IB=1.3mA; RB=3.3k
Conclusiones
Los LED rojos usualmente son los que menos intensidad consumen en un circuito. En el
circuito que tenemos arriba, es indispensable en la inyeccin de corriente en la base, la
cual es mucho ms pequea que la corriente de colector, que es la que circula a travs del
diodo.
7/21/2019 Reportes Optoelectronica
11/27
11
PRACTICA 5
Introduccin
En la presente prctica, encenderemos 3 LEDs en paralelo y se calcularan las resistencias a
utilizar para cada LED.
Todos sabemos que un diodo LED enciende con dos pilas AA o AAA en serie pero que, para
otras tensiones, es necesario utilizar una resistencia limitadora en serie para evitar que la
excesiva corriente lo queme. En realidad la frmula a aplicar no es otra cosa que la
tradicional ley de ohms aplicada a un circuito en serie:
RS = (Vdd - Vf) / If
Donde Rs es el valor de la resistencia, Vdd es la tensin de alimentacin, Vf es la tensin
requerida por el LED y If es la corriente del mismo.
Veamos un ejemplo para colocar un LED en el auto...
RS = (12v - 1.7v) / 20mA = 10.3v / 20mA = 515 ohms
Es conveniente siempre ir al valor estndar superior de resistencia para mayor seguridad,
en este caso podra ser 590 ohms o bien 680 ohms.
Objetivo
Encontrar el valor de las resistencias para cada LED, evitando as que queden
inservibles o acortar la vida de ellos, tomando en cuenta la corriente que debe pasar
por ellos y el voltaje
Material
1 Led Rojo (1.8v)
1 Led Naranja (2.0v)
1 Led Verde (2.2v)
7/21/2019 Reportes Optoelectronica
12/27
12
3 Resistencias segn el valor obtenido previamente
1 Fuente de voltaje
1 Multmetro
Desarrollo
Armamos el siguiente circuito y los valores de las resistencias las calculamos de la siguiente
manera:
Para el led rojo:
=160
Para el led Naranja:
=150
Para el led Verde:
=140
Conclusiones
7/21/2019 Reportes Optoelectronica
13/27
13
La cada de voltaje de los LED es distinta y vara segn el tipo de LED que se est
utilizando. En este caso en particular, el LED que consumi ms voltaje fue el verde.
PRACTICA 6
7/21/2019 Reportes Optoelectronica
14/27
14
Introduccin
Disearemos un circuito para alimentar un LED con corriente alterna.
Objetivo
Observar el comportamiento del LED utilizando corriente alterna
Material
Un capacitor
1 Diodo
1 resistencia
- 1 LED
Desarrollo
Armamos el circuito de la figura anterior y lo alimentamos con 12Vac, el LED encenda deuna manera intermitente.
Conclusiones
El LED encenda de ese modo puesto que era alimentado con corriente alterna, por lo
tanto es fcil inferir que solo el semi-ciclo positivo lo alimentaba.
PRACTICA 7
7/21/2019 Reportes Optoelectronica
15/27
15
Introduccin
Se realizaran mediciones del circuito siguiente.
Objetivo
Observar el comportamiento del LED utilizando corriente alterna
Material
1 fuente de voltaje
3 resistencias
2 LEDS
Desarrollo
Se arm el circuito de la figura anterior y se realizaron mediciones de los voltajes de cada
elemento pasivo en el sencillo circuito. En VR1==3.5 Y VR2=1.39
Conclusiones
Todos los elementos del circuito tienen cada de voltaje, la cual vara segn la resistenciadel componente. Como es conocido, segn la ley de voltaje de Kirchhoff, la suma de las
cadas de voltaje de los elementos pasivos en una malla, ser igual al valor de la fuente.
PRACTICA 8
7/21/2019 Reportes Optoelectronica
16/27
16
Introduccin
Se implement un circuito y se ajust el valor de la fuente de voltaje segn el
Objetivo
Comprender el funcionamiento de los LED como diodo.
Material
1 fuente de voltaje
3 resistencias
2 LEDS
Desarrollo
Se arm el circuito de la figura anterior y se realizaron mediciones de los voltajes de cada
elemento pasivo en el sencillo circuito.
VR1=2.88V; VR3=.288; VR4 de 20k=5.768v; D1=1.67v; D2=1.96v
Conclusiones
Los LED, a pesar de ser elementos principalmente pticos, no dejan de ser diodos, por lo
tanto solo dejan pasar la corriente en un sentido y es posible (aunque no muy
conveniente) utilizarlos como diodos rectificadores.
PRACTICA 9
7/21/2019 Reportes Optoelectronica
17/27
17
Introduccin
En la siguiente prctica se manejar un display de 7 segmentos, los cuales se irn
encendiendo arbitrariamente.
Objetivo
Comprender el funcionamiento bsico de un display de 7 segmentos y observar el
consumo de corriente de este dispositivo.
Material
1 fuente de voltaje
1 resistencia
Jumpers
Protoboard
Display de 7 segmentos.
Desarrollo
El funcionamiento de este circuito es bastante sencillo. El display se encuentra conectado
a una fuente de voltaje y cada segmento encender al cerrar el circuito mediante un
switch. Siguiendo el diagrama de un display que consta de los segmentos A,B,C,D,E,F,G, se
puede decidir fcilmente que segmento encender o incluso formar figuras.
7/21/2019 Reportes Optoelectronica
18/27
18
Conclusiones
Interrumpir la corriente en un circuito tiene aplicaciones prcticas, tal y como se aprecia al
encender los segmentos para crear caracteres alfanumricos.
PRACTICA 10
Introduccin
7/21/2019 Reportes Optoelectronica
19/27
19
Se construy un circuito utilizando un PIC y un LCD
Objetivo
Comprender el funcionamiento de los LED como diodo.
Material
1 Fuente de 5 Volts
1 Protoboard
1 16F877
1 LM35
1 LCD
1 Resistencias 10k
1 Potenciometro 50k
Cables o Puentes
Desarrollo
Se arm el circuito de la figura anterior y se realiz un cdigo en picbasic que nos
permitiera medir las temperaturas. Los LM35 son muy sensibles, por lo tanto una brisa
ligera o el roce de una persona puede cambiar mucho la temperatura, por lo tanto se
realiz el programa de manera que tomara 20 muestras de temperatura para obtener un
7/21/2019 Reportes Optoelectronica
20/27
20
resultado realista. En la figura superior se muestra un LM34 en el circuito, la razn de
utilizar un LM35 es que mide directamente en Celsius y no hay necesidad de agregar la
conversin al cdigo. El cdigo utilizado fue el siguiente:
INCLUDE "Modedefs.bas"
DEFINE loader_used 1 ' Boot loader is being used
DEFINE debug_mode 1 ' Debug sending True serial data
DEFINE debug_reg portc ' Debug Port = PortC
DEFINE debug_bit 7 ' Debug.bit = PortC.6
DEFINE debug_baud 9600 ' Default baud rate = 9600
DEFINE osc 4 ' We're using a 4 MHz oscillatorDEFINE ADC_BITS 8 ' Set el ADC para usar 8 bits
DEFINE ADC_CLOCK 1 ' Set A/D clock Fosc/8
DEFINE ADC_SAMPLEUS 50 ' Set A/D sampling time @ 50 uS
OSCCON = $60 ' Establece el oscilador interno en 4MHZ
muestras VAR WORD ' Multiple A/D sample accumulator
sample VAR BYTE ' Holds number of samples to take
temp VAR BYTE ' Temperature storage
muestras = 0 ' Clear samples accumulator on power-up
TRISA = %11111111 ' Set PORTA to all input
ADCON1 = %00000011 ' Set PORTA.0,1,2,5 = A/D, PortA.3 = +Vref
PAUSE 500 ' Wait .5 second
loop:
FOR sample = 1 TO 20 ' Take 20 samples
ADCIN 0, temp 'El pin 0 del ADC obtiene la info(solo el puerto A usa ADC)
muestras = muestras + temp ' Accumulate 20 samples
PAUSE 10 ' Wait approximately 1/4 seconds per loop
NEXT sample
7/21/2019 Reportes Optoelectronica
21/27
21
temp = muestras/20
'DEBUG " La Temperatura es: ",DEC temp," Grad C",10,13
SEROUT PORTC.6,6, ["La Temperatura es: ",# temp," Grad C",10,13]
muestras = 0 ' Clear old sample accumulator
GOTO loop ' Do it forever
END
Conclusiones
Saber programar es muy importante para un ingeniero en electrnica, ya que necesitamos
innovar, disear y controlar aplicaciones electrnicas, las cuales seran muy complicadas
de realizar mediante dispositivos semiconductores no programables, como compuertas o
diodos, etc.
PRACTICA 11
Introduccin
7/21/2019 Reportes Optoelectronica
22/27
22
Se cre un optoacoplador mediante la utilizacin de otros componentes.
Un optoacoplador, tambin llamado optoaisladoro aislador acoplado pticamente, es un
dispositivo de emisin y recepcin que funciona como un interruptor activado mediante la
luz emitida por un diodo LED que satura un componente optoelectrnico, normalmente en
forma de fototransistor o fototriac. De este modo se combinan en un solo dispositivo
semiconductor, un fotoemisor y un fotorreceptor cuya conexin entre ambos es ptica.
Estos elementos se encuentran dentro de un encapsulado que por lo general es del
tipo DIP. Se suelen utilizar para aislar electricamente a dispositivos muy sensibles.
Objetivo
Comprender el funcionamiento de un optoacoplador
Material
Puentes
Resistencias de varios valores
2 transitores NPN 2222
Capacitor de .22uF
LED
Desarrollo
7/21/2019 Reportes Optoelectronica
23/27
23
El optoacoplador funciona como un interruptor que utiiza la luz para hacer la
conmutacin. La luz se emite por un LED que satura el fototransistor y asi se forma el
optoacoplador
Conclusiones
El encapsulado y el avance de la escala de integracin ha hecho posible el crear nuevos
semiconductores a partir de la combinacin de otros componentes.
PRACTICA 11
Introduccin
Se cre un optoacoplador mediante la utilizacin de otros componentes.
Objetivo
Comprender el funcionamiento de un optoacoplador
Material
Puentes
7/21/2019 Reportes Optoelectronica
24/27
24
Resistencias de varios valores
2 transitores NPN 2222
Capacitor de .22uF
LED
Desarrollo
El optoacoplador funciona como un interruptor que utiliza la luz para hacer la
conmutacin. La luz se emite por un LED que satura el fototransistor y as se forma el
optoacoplador
Conclusiones
El encapsulado y el avance de la escala de integracin ha hecho posible el crear nuevos
semiconductores a partir de la combinacin de otros componentes
PRACTICA 15
Introduccin
Se construir una alarma utilizando un lser. Un lser(de la sigla inglesa light amplification
by stimulated emission of radiation, amplificacin de luz por emisin estimulada de
radiacin) es un dispositivo que utiliza un efecto de la mecnica cuntica, la emisininducida o estimulada, para generar un haz de luz coherente de un medio adecuado y con
el tamao, la forma y la pureza controlados.
Objetivo
Utilizar la LDR en varias aplicaciones.
7/21/2019 Reportes Optoelectronica
25/27
25
Material
1 Laser
1 fotorresistencia
1 diodo
1 relay
1 bocina
1 transistor
1 fuente de 5v
Desarrollo
Se arm el circuito y se utilizaron espejos para reflejar el haz del lser en varias
direcciones, hasta que la luz llegara a la LDR. Al interrumpir la luz del lser, la bocina
emita un sonido fuerte
Conclusiones
Circuitos similares son utilizados en seguridad de instituciones importantes como bancos.
El lser es muy importante en esta aplicacin, puesto que con otro tipo de iluminacin, no
se hubiera podido reflejar en un punto especfico.
7/21/2019 Reportes Optoelectronica
26/27
26
PRACTICA 16
Introduccin
Se realizan las mediciones de temperaturas por medio del termmetro activado por lser.
Objetivo
Utilizar el termmetro activado por lser.
Material
Termmetro activado por lser.
Desarrollo
7/21/2019 Reportes Optoelectronica
27/27
Con el termmetro activado por lser se tomaron varias mediciones en distintas
superficies desde distintas distancias.
Distancia Lmpara ext Pared sem Pantalla de laptop
1m 26 22 24
5m 24 22 25
10m 24 23 25
Conclusiones
El lser tiene mltiples aplicaciones en varias industrias. En el termmetro se utiliza para
saber el punto exacto que est midiendo el termmetro.