Baston Electronico
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IV FERIA NACIONAL DE INVESTIGACIÓN E INNOVACIÓN INTI 2015
NOMBRE DEL PROYECTO: BASTÓN ELECTRONICO
ESPECIALIDAD: EQUIPOS ELECTRÓNICOS DE CONSUMO
MÓDULO: SISTEMAS ELECTRÓNICOS DE TELEVISIÓN
ASESOR(A): CHAMPA CHANGANAQUÍ IRMA INÉS
ESTUDIANTES: VALENTÍN SÁNCHEZ SALOMÓN EFRAÍN
VALLADARES CARRANZA ROGER JACINTO
ÍNDICE
1. Resumen ejecutivo del proyecto de investigación tecnológica.
2. Identificación del problema.
3. Objetivos.
4. Marco referencial.
a. Marco contextual (Institución educativa, población beneficiaria,
recursos técnicos y tecnológicos)
b. Marco teórico
c. Marco conceptual
5. Metodología y desarrollo del proceso de investigación.
6. Costo del proyecto.
7. Resultados.
8. Conclusiones y recomendaciones.
9. Bibliografía y webgrafía.
10.Anexo
1) Resumen ejecutivo del proyecto de investigación tecnológica
El presente proyecto de investigación titulado BASTÓN ELECTRONICO tiene como
objetivo principal determinar la influencia del bastón electrónico para evitar accidentes de
las personas de la tercera edad, dentro del cual se explica claramente que el bastón
electrónico no solo será utilizado como apoyo para sostener a la persona, sino también para
prevenir accidentes y localización del bastón electrónico.
La Investigación de acuerdo con el tipo del Problema y sus propósitos establecidos se
identifica como una INVESTIGACIÓN APLICADA. Porque está interesada en la
búsqueda de soluciones para el problema planteado. La investigación propuesta es de nivel
EXPERIMENTAL, y se encuentra dirigida a modificar la realidad con el propósito de crear
el fenómeno mismo que se indaga, y así poder observarlo.
La población estudiada es de 20 personas de la tercera edad.
2) Identificación del problema.
La elaboración del proyecto, se realiza por los escasos de un bastón que nos proporcione
seguridad al caminar por las calles de la ciudad y comodidad, la cual tuvo resultados muy
favorable al experimentar con las personas de la tercera edad. La pérdida de memoria de la
persona para ubicar el bastón siendo apropiado el bastón electrónico ya que le permitirá
utilizarlo con comodidad teniendo: linterna, reflector en la oscuridad, detector de
obstáculos y fácil de guardar.
3) Objetivos.
Determinar la influencia del bastón electrónico para evitar accidentes de las personas de la
tercera edad, facilitar la localización del bastón electrónico, que también nos da una mejor
visión con la linterna que incorpora, detecta obstáculos y fácil de guardar al ya no utilizar.
4) Marco referencial.
a. Marco contextual
Reseña de la Centro de Educación Técnica Productiva:
Mediante Resolución Directoral Zonal Nº0173-81, y con fecha 19
De Marzo de 1981, la Zona de Educación Nº06 resolvió “crear a partir del 1 de
Abril del año en curso (1981) un CENECAPE con las opciones ocupacionales de
Industria del vestido, Artesanía, Platería y Electricidad...”De esta manera, se
habían sentado las bases de lo que anteriormente fue el Centro Educativo Estatal
“Huacho”. Posteriormente, se ampliarían sus servicios a las Especialidades de
Enfermería Técnica, Secretariado Ejecutivo, Administración y Contabilidad.
Asimismo la especialidad de Electricidad fue reconvertida a Electrónica.
Después se crearon las especialidades de Cosmetología, Computación e
Informática, industria Alimentaría y Hotelería y Turismo. En el año 2005, el
CEO Estatal Huacho, Se Convierte a Centro de Educación Técnica Productiva
(CETPRO HUACHO)a mérito de la R.M. Nº 0285-ED del 05 MAYO 2005.
Iniciando a partir de Agosto del 2005 el Ciclo Básico en toda sus especialidades
Técnicas. Posteriormente en agosto del 2006 se le Autoriza el ciclo Medio en las
especialidades de Computación e Informática, Electrónica, Hotelería y Turismo,
Industria del Vestido. Formalizándose definitivamente la autorización al ciclo
medio de algunas especialidades con la R.D.R. N° 001109-09.
Esta Institución Pública básicamente centra su interés en atender las necesidades
de preparación laboral de los sectores poblacionales menos favorecidos, no solo
de nuestro distrito y pasa más allá de las .Con el esfuerzo de sus directivos,
docentes, estudiantes se ha convertido en la Institución Educativa de mayor
cobertura y prestigio en su género en toda la provincia de Huaura. Tenemos el
único compromiso de seguir formando técnicos para la inserción, reinserción al
mercado laboral. Principalmente formando a nuestros estudiantes con mentalidad
empresarial para que ellos mismos sean promotores de su empleo.
Población:
La población estudiada es de 20 personas de la tercera edad.
b. Marco teórico
El bastón electrónico es una herramienta inteligente con el fin de mejorar la
calidad de vida de las personas de la tercera edad y evitar accidentes
consecutivos con el uso de los bastones tradicionales.
c. Marco conceptual
1. El PIC16F84:
Es un microcontrolador a 8 bits de la familia PIC perteneciente a la Gama
Media (según la clasificación dada a los microcontroladores por la misma
empresa fabricante) Microchip.
Estructura:
Se trata de uno de los microcontroladores más populares del mercado actual,
ideal para principiantes, debido a su arquitectura de 8 bits, 18 pines, y
un conjunto de instrucciones RISC muy amigable para memorizar y fácil de
entender, internamente consta de:
Memoria Flash de programa (1K x 14 bits).
Memoria EEPROM de datos (64 x 8 bits).
Memoria RAM (68 registros x 8 bits).
Un temporizador/contador (timer de 8 bits).
Un divisor de frecuencia.
Varios puertos de entrada-salida (13 pines en dos puertos, 5 pines el puerto
A y 8 pines el puerto B).
Otras características son:
Manejo de interrupciones (de 4 fuentes).
Perro guardián (watchdog).
Bajo consumo.
Frecuencia de reloj externa máxima 10MHz. (Hasta 20MHz en nuevas
versiones). La frecuencia de reloj interna es un cuarto de la externa, lo que
significa que con un reloj de 20Mhz, el reloj interno sería de 5Mhz y así
pues se ejecutan 5 Millones de Instrucciones por Segundo (5 MIPS)
No posee conversores analógicos-digital ni digital-analógicos.
Pipe-line de 2 etapas, 1 para búsqueda de instrucción y otra para la ejecución
de la instrucción (los saltos ocupan un ciclo más).
Repertorio de instrucciones reducido (RISC), con tan solo 30 instrucciones
distintas.
4 tipos distintos de instrucciones, orientadas a byte, orientadas a bit,
operación entre registros, de salto.
Usos
En los últimos años se ha popularizado el uso de este microcontrolador
debido a su bajo costo y tamaño. Se ha usado en numerosas aplicaciones,
que van desde los automóviles a decodificadores de televisión. Es muy
popular su uso por los aficionados a la robótica y electrónica.
Puede ser programado tanto en lenguaje ensamblador como en Basic y
principalmente en C, para el que existen numerosos compiladores. Cuando
se utilizan los compiladores Basic, es posible desarrollar útiles aplicaciones
en tiempo récord, especialmente dirigidas al campo doméstico y
educacional.
Datos curiosos sobre este PIC
El PIC16F84 posee una UAL (Unidad Aritmética Lógica) limitada que
impide hacer cálculos matemáticos básicos, como por ejemplo, una
multiplicación de dos números a 8 bits en una única instrucción, o una
división en una única instrucción. Por lo que el programador debe valerse de
otras técnicas matemáticas que se apoyan en el juego de instrucciones
aritméticas disponibles en este PIC para realizar este cálculo matemático
básico.
Los datos almacenados en la memoria EEPROM pueden durar almacenados
por más de 40 años.
La memoria de datos no se puede acceder completamente en un único
registro sino que se debe acceder por bancos, por lo que se debe estar atento
al momento de escribir el programa de no sobrescribir algún registro en el
banco 0 queriendo escribir sobre el banco 1.
Muchos estudiantes de electrónica, por no decir la mayoría, eligen este PIC
para iniciarse en la programación de microcontroladores cuando en el
mercado existen otros PIC con una arquitectura interna mucho más simple
que la que posee este microntrolador.
2. Resistores:
Se denomina resistor al componente electrónico diseñado para introducir
una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito
eléctrico. En el propio argot eléctrico y electrónico, son conocidos
simplemente como resistencias. En otros casos, como en las planchas,
calentadores, etc., se emplean resistencias para producir calor aprovechando
el efecto Joule.
Es un material formado por carbón y otros elementos resistivos para
disminuir la corriente que pasa. Se opone al paso de la corriente.
La corriente máxima y diferencia de potencial máxima en un resistor viene
condicionada por la máxima potencia que pueda disipar su cuerpo. Esta
potencia se puede identificar visualmente a partir del diámetro sin que sea
necesaria otra indicación. Los valores más comunes son 0,25 W, 0,5 W y
1 W.
Existen resistores de valor manualmente ajustable, llamados potenciómetros,
reostatos o simplemente resistencias variables. También se producen
dispositivos cuya resistencia varía en función de parámetros externos, como
los termistores, que son resistores que varían con la temperatura;
los varistores que dependen de la tensión a la cual son sometidos, o las
fotorresistencias que lo hacen de acuerdo a la luz recibida.
Comportamiento en un circuito
Los resistores se utilizan en los circuitos para limitar el valor de lacorriente o
para fijar el valor de la tensión. Véase la Ley de Ohm. A diferencia de otros
componentes electrónicos, los resistores no tienen polaridad definida.
Sistemas de Codificación
Para caracterizar un resistor hacen falta tres valores: resistencia eléctrica, disipación máxima y
precisión o tolerancia. Estos valores se indican normalmente en el encapsulado dependiendo del
tipo de éste; para el tipo de encapsulado axial, el que se observa en las fotografías, dichos
valores van rotulados con un código de franjas de colores.
Estos valores se indican con un conjunto de rayas de colores sobre el cuerpo del elemento. Son
tres, cuatro o
cinco rayas;
dejando la raya
de tolerancia
(normalmente
plateada o
dorada) a la
derecha, se leen
de izquierda a
derecha. La
última raya
indica la
tolerancia
(precisión). De
las restantes, la
última es el
multiplicador y
las otras indican
las cifras
significativas del
valor de la
resistencia.
El valor de la resistencia eléctrica se obtiene leyendo las cifras como un
número de una, dos o tres cifras; se multiplica por el multiplicador y se
obtiene el resultado en Ohmios (Ω). El coeficiente de temperatura
únicamente se aplica en resistencias de alta precisión o tolerancia menor del
1%.
Color de la banda
Valor de la 1°cifra
significativa
Valor de la 2°cifra
significativa
Multiplicador
Tolerancia
Coeficiente de temperatura
Negro 0 0 1 - -
Marrón 1 1 10 ±1% 100ppm/°C
Rojo 2 2 100 ±2% 50ppm/°C
Naranja 3 3 1 000 - 15ppm/°C
Amarillo 4 4 10 000 ±4% 25ppm/°C
Verde 5 5 100 000 ±0,5% 20ppm/°C
Azul 6 6 1 000 000 ±0,25% 10ppm/°C
Morado 7 7 10 000 000 ±0,1% 5ppm/°C
Gris 8 8 100 000 000 ±0.05% 1ppm/°C
Blanco 9 9 1 000 000 000 - -
Dorado - - 0,1 ±5% -
Plateado - - 0,01 ±10% -
Ninguno - - - ±20% -
Como leer el valor de una resistencia
En una resistencia tenemos generalmente 4 líneas de colores, aunque
podemos encontrar algunas que contengan 5 líneas (4 de colores y 1 que
indica tolerancia). Vamos a tomar como ejemplo la más general, las de 4
líneas. Con la banda correspondiente a la tolerancia a la derecha, leemos las
bandas restantes de izquierda a derecha, como sigue: Las primeras dos
bandas conforman un número entero de dos cifras:
La primera línea representa el dígito de las decenas.
La segunda línea representa el dígito de las unidades.
Luego:
La tercera línea representa la potencia de 10 por la cual se multiplica el
número.
El resultado numerico se expresa en Ohms.
Por ejemplo:
Observamos la primera línea: verde= 5
Observamos la segunda línea: amarillo= 4
Observamos la tercera línea: rojo= 2 o 100
Unimos los valores de las primeras dos líneas y multiplicamos por el valor
de la tercera
54 X 102 = 5400Ω o 5,4 kΩ y este es el valor de la resistencia expresada en
Ohmios
3. Circuito Integrado 7404:
El circuito integrado 7404 cuenta con 6 inversores independientes con
tecnología TTL. Cada inversor puede ser usado sin la necesidad de conectar
los demás. Su salida es el estado inverso a su entrada, la cual no debe ser
superior al voltaje de alimentación del circuito integrado.
Tabla de verdad del circuito integrado 7404, en donde se puede observar su
comportamiento electrónico con respecto a sus estados digitales.
Características:
- Tecnología: TTL
- Voltaje de alimentación 5v a 5.5vdc
- Temperatura: 0ºC a 70ºC.
- Encapsulados disponibles: PDIP - SOIC.
Tabla de verdad del 7404
4. Zumbador:
Zumbador, buzzer en inglés, es un transductor electroacústico que produce
un sonido o zumbido continuo o intermitente de un mismo tono
(generalmente agudo). Sirve como mecanismo de señalización o aviso y se
utiliza en múltiples sistemas, como en automóviles o en electrodomésticos,
incluidos los despertadores.
Inicialmente este dispositivo estaba basado en un
sistema electromecánico que era similar a una campana eléctrica pero sin el
badajo metálico, el cual imitaba el sonido de una campana.
Funcionamiento
Su construcción consta de dos elementos, un electroimán y una lámina
metálica de acero. El zumbador puede ser conectado a circuitos integrados
especiales para así lograr distintos tonos.
Cuando se acciona, la corriente pasa por la bobina del electroimán y produce
un campo magnético variable que hace vibrar la lámina de acero sobre la
armadura.
5. Sensor:
Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas,
llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables
eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo:
temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación,
desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, movimiento, pH, etc.
Una magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como en
una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad),
una tensión eléctrica (como en un termopar), una corriente eléctrica (como
en un fototransistor), etc.
Un sensor se diferencia de un transductor en que el sensor está siempre en
contacto con la variable de instrumentación con lo que puede decirse
también que es un dispositivo que aprovecha una de sus propiedades con el
fin de adaptar la señal que mide para que la pueda interpretar otro
dispositivo. Como por ejemplo el termómetro de mercurio que aprovecha la
propiedad que posee el mercurio de dilatarse o contraerse por la acción de la
temperatura. Un sensor también puede decirse que es un dispositivo que
convierte una forma de energía en otra.
Áreas de aplicación de los sensores: Industria automotriz, robótica, industria
aeroespacial, medicina, industria de manufactura, etc.
Los sensores pueden estar conectados a un computador para obtener ventajas
como son el acceso a una base de datos, la toma de valores desde el sensor,
etc.
Características de un sensor
Rango de medida: dominio en la magnitud medida en el que puede aplicarse
el sensor.
Precisión: es el error de medida máximo esperado.
Offset o desviación de cero: valor de la variable de salida cuando la variable
de entrada es nula. Si el rango de medida no llega a valores nulos de la
variable de entrada, habitualmente se establece otro punto de referencia para
definir el offset. (down)
Linealidad o correlación lineal.
Sensibilidad de un sensor: suponiendo que es de entrada a salida y la
variación de la magnitud de entrada.
Resolución: mínima variación de la magnitud de entrada que puede
detectarse a la salida.
Rapidez de respuesta: puede ser un tiempo fijo o depender de cuánto varíe la
magnitud a medir. Depende de la capacidad del sistema para seguir las
variaciones de la magnitud de entrada.
Derivas: son otras magnitudes, aparte de la medida como magnitud de
entrada, que influyen en la variable de salida. Por ejemplo, pueden ser
condiciones ambientales, como la humedad, la temperatura u otras como el
envejecimiento (oxidación, desgaste, etc.) del sensor.
Repetitividad: error esperado al repetir varias veces la misma medida.
Un sensor es un tipo de transductor que transforma la magnitud que se quiere
medir o controlar, en otra, que facilita su medida. Pueden ser de indicación
directa (e.g. un termómetro de mercurio) o pueden estar conectados a un
indicador (posiblemente a través de un convertidor analógico a digital,
un computador y un visualizador) de modo que los valores detectados
puedan ser leídos por un humano.
Por lo general, la señal de salida de estos sensores no es apta para su lectura
directa y a veces tampoco para su procesado, por lo que se usa un circuito de
acondicionamiento, como por ejemplo un puente de
Wheatstone, amplificadores y filtros electrónicos que adaptan la señal a los
niveles apropiados para el resto de los circuitos.
Resolución y precisión
La resolución de un sensor es el menor cambio en la magnitud de entrada
que se aprecia en la magnitud de salida. Sin embargo, la precisión es el
máximo error esperado en la medida.
La resolución puede ser de menor valor que la precisión. Por ejemplo, si al
medir una distancia la resolución es de 0,01 mm, pero la precisión es de
1 mm, entonces pueden apreciarse variaciones en la distancia medida de
0,01 mm, pero no puede asegurarse que haya un error de medición menor a
1 mm. En la mayoría de los casos este exceso de resolución conlleva a un
exceso innecesario en el coste del sistema. No obstante, en estos sistemas, si
el error en la medida sigue una distribución normal o similar, lo cual es
frecuente en errores accidentales, es decir, no sistemáticos, la repetitividad
podría ser de un valor inferior a la precisión.
Sin embargo, la precisión no puede ser de un valor inferior a la resolución,
pues no puede asegurarse que el error en la medida sea menor a la mínima
variación en la magnitud de entrada que puede observarse en la magnitud de
salida.
Tipos de sensores
En la siguiente tabla se indican algunos tipos y ejemplos de sensores
electrónicos.
Magnitud Transductor Característica
Posición lineal y
angular
Potenciómetro Analógica
Encoder Digital
Sensor Hall Digital
Desplazamiento y
deformación
Transformador diferencial de
variación linealAnalógica
Galga extensiométrica Analógica
Magnetoestrictivos A/D
Magnetorresistivos Analógica
LVDT Analógica
Velocidad lineal y
angular
Dinamo tacométrica Analógica
Encoder Digital
Detector inductivo Digital
Servo-inclinómetros A/D
RVDT Analógica
Giróscopo
Aceleración Acelerómetro Analógico
Servo-accelerómetros
Fuerza y par
(deformación)
Galga extensiométrica Analógico
Triaxiales A/D
Presión
Membranas Analógica
Piezoeléctricos Analógica
Manómetros Digitales Digital
Caudal
Turbina Analógica
Magnético Analógica
Temperatura
Termopar Analógica
RTD Analógica
Termistor NTC Analógica
Termistor PTC Analógica
[Bimetal - Termostato I/0
Sensores de
presencia
Inductivos I/0
Capacitivos I/0
Ópticos I/0 y Analógica
Sensores táctiles
Matriz de contactos I/0
Piel artificial Analógica
Visión artificial
Cámaras de videoProcesamiento
digital
Cámaras CCD o CMOSProcesamiento
digital
Sensor de
proximidad
Sensor final de carrera
Sensor capacitivo Analógica
Sensor inductivo Analógica
Sensor fotoeléctrico Analógica
Sensor acústico
(presión sonora)micrófono Analógica
Sensores
de acidezISFET
Sensor de luz fotodiodo Analógica
Fotorresistencia Analógica
Fototransistor Analógica
Célula fotoeléctrica Analógica
Sensores captura
de movimientoSensores inerciales
Algunas magnitudes pueden calcularse mediante la medición y cálculo de
otras, por ejemplo, la velocidad de un móvil puede calcularse a partir de
la integración numérica de su aceleración. La masa de un objeto puede
conocerse mediante la fuerza gravitatoria que se ejerce sobre él en
comparación con la fuerza gravitatoria ejercida sobre un objeto de masa
conocida (patrón).
6. Oscilador de Cristal:
Varios resonadores piezoeléctricos.
Un oscilador de cristal es aquel oscilador que incluye en
su realimentación un resonador piezoeléctrico.
Características
El oscilador de cristal se caracteriza por su estabilidad de frecuencia y
pureza de fase, dada por el resonador.
La frecuencia es estable frente a variaciones de la tensión de alimentación.
La dependencia con la temperatura depende del resonador, pero un valor
típico para cristales de cuarzo es de 0' 005% del valor a 25 °C, en el margen
de 0 a 70 °C.
Estos osciladores admiten un pequeño ajuste de frecuencia, con un
condensador en serie con el resonador, que aproxima la frecuencia de este,
de la resonancia serie a la paralela. Este ajuste se puede utilizar en
los VCO para modular su salida.
7. Diodo led:
El LED (Light-Emitting Diode: Diodo Emisor de Luz), es un dispositivo
semiconductor que emite luz incoherente de espectro reducido cuando se
polariza de forma directa la unión PN en la cual circula por él una corriente
eléctrica . Este fenómeno es una forma de electroluminiscencia, el LED es
un tipo especial de diodo que trabaja como un diodo común, pero que al ser
atravesado por la corriente eléctrica, emite luz . Este dispositivo
semiconductor está comúnmente encapsulado en una cubierta de plástico de
mayor resistencia que las de vidrio que usualmente se emplean en las
lámparas incandescentes. Aunque el plástico puede estar coloreado, es sólo
por razones estéticas, ya que ello no influye en el color de la luz emitida.
Usualmente un LED es una fuente de luz compuesta con diferentes partes,
razón por la cual el patrón de intensidad de la luz emitida puede ser bastante
complejo.
Para obtener una buena intensidad luminosa debe escogerse bien la corriente
que atraviesa el LED y evitar que este se pueda dañar; para ello, hay que
tener en cuenta que el voltaje de operación va desde 1,8 hasta 3,8 voltios
aproximadamente (lo que está relacionado con el material de fabricación y el
color de la luz que emite) y la gama de intensidades que debe circular por él
varía según su aplicación. Los Valores típicos de corriente directa de
polarización de un LED están comprendidos entre los 10 y 20 miliamperios
(mA) en los diodos de color rojo y de entre los 20 y 40 miliamperios (mA)
para los otros LED. Los diodos LED tienen enormes ventajas sobre las
lámparas indicadoras comunes, como su bajo consumo de energía,
su mantenimiento casi nulo y con una vida aproximada de 100,000 horas.
Para la protección del LED en caso haya picos inesperados que puedan
dañarlo. Se coloca en paralelo y en sentido opuesto un diodo de silicio
común
En general, los LED suelen tener mejor eficiencia cuanto menor es la
corriente que circula por ellos, con lo cual, en su operación de forma
optimizada, se suele buscar un compromiso entre la intensidad luminosa que
producen (mayor cuanto más grande es la intensidad que circula por ellos) y
la eficiencia (mayor cuanto menor es la intensidad que circula por ellos).
Símbolo del LED
ESTRUCTURA DEL LED
COMPOSICION DE LOS LED
Existen diodos LED de varios colores que dependen del material con el cual
fueron construidos. Hay de color rojo, verde, amarillo, ámbar, infrarrojo,
entre otros.
LED rojo: Formado por GaP consiste en una unión p-n obtenida por
el método de crecimiento epitaxial del cristal en su fase líquida, en un
substrato.
La fuente luminosa está formada por una capa de cristal p junto con un
complejo de ZnO, cuya máxima concentración está limitada, por lo que su
luminosidad se satura a altas densidades de corriente. Este tipo de LED
funciona con baja densidades de corriente ofreciendo una buena
luminosidad, utilizándose como dispositivo de visualización en equipos
portátiles. El constituido por GaAsP consiste en una capa p obtenida por
difusión de Zn durante el crecimiento de un cristal n de GaAsP, formado en
un substrato de GaAs, por el método de crecimiento epitaxial en fase
gaseosa.
Actualmente se emplea los LED de GaAlAs debido a su mayor luminosidad.
El máximo de radiación se halla en la longitud de onda 660 nm.
LED anaranjado y amarillo: Están compuestos por GaAsP al igual que sus
hermanos los rojos pero en este caso para conseguir luz anaranjada y
amarilla así como luz de longitud de onda más pequeña, lo que hacemos es
ampliar el ancho de la "banda prohibida" mediante el aumento de fósforo en
el semiconductor. Su fabricación es la misma que se utiliza para los diodos
rojos, por crecimiento epitaxial del cristal en fase gaseosa, la formación de la
unión p-n se realiza por difusión de Zn.
Como novedad importante en estos LED se mezcla el área emisora con una
trampa isoelectrónica de nitrógeno con el fin de mejorar el rendimiento.
LED verde: El LED verde está compuesto por GaP. Se utiliza el método de
crecimiento epitaxial del cristal en fase líquida para formar la unión p-n.
Al igual que los LED amarillos, también se utiliza una trampa isoelectrónica
de nitrógeno para mejorar el rendimiento. Debido a que este tipo de LED
posee una baja probabilidad de transición fotónica, es importante mejorar la
cristalinidad de la capa n. La disminución de impurezas a larga la vida de
los portadores, mejorando la cristalinidad.Su máxima emisión se consigue en
la longitud de onda 555 nm.
Compuestos empleados en la construcción de LED
FUNCIONAMIENTO FISICO DEL LED
El funcionamiento físico consiste en que, en los materiales semiconductores,
un electrón al pasar de la banda de conducción a la de valencia, pierde
energía; esta energía perdida se puede manifestar en forma de un fotón
desprendido, con una amplitud, una dirección y una fase aleatoria. El que esa
energía se manifieste en (calor por ejemplo) va a depender principalmente
del tipo de material semiconductor. Cuando Al polarizar directamente un
diodo LED conseguimos que por la unión PN sean inyectados huecos en el
material tipo N y electrones en el material tipo P; O sea los huecos de la
zona p se mueven hacia la zona n y los electrones de la zona n hacia la zona
p, produciéndose por consiguiente, una inyección de portadores minoritarios.
Ambos desplazamientos de cargas constituyen la corriente que circula por el
diodo. Si los electrones y huecos están en la misma región, pueden
recombinarse, es decir, los electrones pueden pasar a "ocupar" los huecos,
"cayendo" desde un nivel energético superior a otro inferior más estable
Diodo emisor de luz con la unión polarizada en sentido directo
Cuando estos portadores se recombinan, se produce la liberación de una
cantidad de energía proporcional al salto de banda de energía del material
semiconductor. Una parte de esta energía se libera en forma de luz, mientras
que la parte restante lo hace en forma de calor, estando determinadas las
proporciones por la mezcla de los procesos de recombinación que se
producen.
La energía contenida en un fotón de luz es proporcional a su frecuencia, es
decir, su color. Cuanto mayor sea el salto de banda de energía del material
semiconductor que forma el LED, más elevada será la frecuencia de la luz
emitida.
Diodo emisor de luz con la unión polarizada en sentido directa
LED DE COLORES
APLICACIONES DE LOS LED
Los diodos infrarrojos (IRED) se emplean desde mediados del siglo XX en
mandos a distancia de televisores, habiéndose generalizado su uso en otros
electrodomésticos como equipos de aire acondicionado, equipos de música,
etc. y en general para aplicaciones de control remoto, así como en
dispositivos detectores.Los LED se emplean con profusión en todo tipo
de indicadores de estado (encendido/apagado) en dispositivos de
señalización (de tránsito, de emergencia, etc.) y en paneles informativos.
También se emplean en el alumbrado de pantallas de cristal líquido de
teléfonos móviles, calculadoras, agendas electrónicas, etc., así como en
bicicletas y usos similares. Existen además impresoras LED.
También se usan los LED en el ámbito de la iluminación (incluyendo la
señalización de tráfico) es moderado y es previsible que se incremente en el
futuro, ya que sus prestaciones son superiores a las de la lámpara
incandescente y la lámpara fluorescente, desde diversos puntos de vista. La
iluminación con LED presenta indudables
Se utiliza ampliamente en aplicaciones visuales, como indicadoras de cierta
situación específica de funcionamiento y desplegar contadores
- Para indicar la polaridad de una fuente de alimentación de corriente
continua.
- Para indicar la actividad de una fuente de alimentación de corriente alterna.
- En dispositivos de alarma.
VENTAJAS DEL LED
Fiabilidad, mayor eficiencia energética, mayor resistencia a las vibraciones,
mejor visión ante diversas circunstancias de iluminación, menor disipación
de energía, menor riesgo para el medio ambiente, capacidad para operar de
forma intermitente de modo continuo, respuesta rápida, etc. Asímismo, con
LED se pueden producir luces de diferentes colores con un rendimiento
luminoso elevado, a diferencia de muchas de las lámparas utilizadas hasta
ahora, que tienen filtros para lograr un efecto similar (lo que supone una
reducción de su eficiencia energética). Todo ello pone de manifiesto las
numerosas ventajas que los LED ofrecen.También se utilizan en la emisión
de señales de luz que se trasmiten a través de fibra óptica.
DESVENTAJAS DEL LED
Las desventajas del diodo LED son que su potencia de iluminación es tan
baja, que su luz es invisible bajo una fuente de luz brillante y que su ángulo
de visibilidad está entre los 30° y 60°. Este último problema se corrige con
cubiertas difusores de luz.
CONEXIÓN DE LOS LED
Para conectar LED de modo que iluminen de forma continua, deben estar
polarizados directamente, es decir, con el polo positivo de la fuente de
alimentación conectada al ánodo y el polo negativo conectado al cátodo.
Además, la fuente de alimentación debe suministrarle una tensión o
diferencia de potencial superior a su tensión umbral. Por otro lado, se debe
garantizar que la corriente que circula por ellos no excede
los límitesadmisibles (Esto se puede hacer de forma sencilla con una
resistencia R en serie con los LED). Unos circuitos sencillos que muestran
cómo polarizar directamente LED son los siguientes:
PRINCIPIO FISICO
El fenómeno de emisión de luz está basado en la teoría de bandas, por la
cual, una tensión externa aplicada a una unión p-n polarizada directamente,
excita los electrones, de manera que son capaces de atravesar la banda de
energía que separa las dos regiones.
Si la energía es suficiente los electrones escapan del material en forma de
fotones.
Cada material semiconductor tiene unas determinadas características que y
por tanto una longitud de onda de la luz emitida.
A diferencia de la lámpara de incandescencia cuyo funcionamiento es por
una determinada tensión, los Led funcionan por la corriente que los
atraviesa. Su conexión a una fuente de tensión constante debe estar protegida
por una resistencia limitadora.
TEORIA DE BANDAS
En un átomo aislado los electrones pueden ocupar determinados niveles
energéticos pero cuando los átomos se unen para formar un cristal, las
interacciones entre ellos modifican su energía, de tal manera que cada nivel
inicial se desdobla en numerosos niveles, que constituyen una banda,
existiendo entre ellas huecos, llamados bandas energéticas prohibidas, que
sólo pueden salvar los electrones en caso de que se les comunique la energía
suficiente. En los aislantes la banda inferior menos energética (banda de
valencia) está completa con los e- más internos de los átomos, pero la
superior (banda de conducción) está vacía y separada por una banda
prohibida muy ancha (~ 10 eV), imposible de atravesar por un e-. En el caso
de los conductores las bandas de conducción y de valencia se encuentran
superpuestas, por lo que cualquier aporte de energía es suficiente para
producir un desplazamiento de los electrones.
Entre ambos casos se encuentran los semiconductores, cuya estructura de
bandas es muy semejante a los aislantes, pero con la diferencia de que la
anchura de la banda prohibida es bastante pequeña. Los semiconductores
son, por lo tanto, aislantes en condiciones normales, pero una elevación
de temperatura proporciona la suficiente energía a los electrones para que,
saltando la banda prohibida, pasen a la de conducción, dejando en la banda
de valencia el hueco correspondiente. En el caso de los diodos LED los
electrones consiguen saltar fuera de la estructura en forma de radiación que
percibimos como luz (fotones).
CARACTERISTICAS DEL LED
Dimensiones y color del diodo
Actualmente los LED tienen diferentes tamaños, formas y colores. Tenemos
LED redondos, cuadrados, rectangulares, triangulares y con diversas formas.
Los colores básicos son rojo, verde y azul, aunque podemos encontrarlos
naranjas, amarillos incluso hay un Led de luz blanca.
Las dimensiones en los LED redondos son 3mm, 5mm, 10mm y uno gigante
de 20mm. Los de formas poliédricas suelen tener unas dimensiones
aproximadas de 5x5mm.
5) Metodología y desarrollo del proceso de investigación.
Selección de instrumentos
Selección de materiales que se utilizara en el proyecto
Selección de dispositivos y componentes que necesita el proyecto
Investigar a las personas de la tercera edad de cómo quisiera sea un bastón
6) Costo del proyecto.
MATERIALES
N° CANTIDAD U.M. DESCRIPCION DE PRECIO PRECIO TOTAL
MATERIAL UNITARIOS/. S/.
1 0.8 unidad Resistores de ½ watio .10 .80
2 01 unidad Ic 555 1.00 1.00
3 01 unidad Pic 16F 84 10.00 10.00
4 01 unidad Ic 7404 1.50 1.50
5 01 unidad Caja de plástico 4.00 4.00
6 01 unidad Placa de impreso 8x 8 1.00 1.00
7 04 mt Cable Nª 24 .30 1.20
8 02 mt soldadura .70 1.40
9 01 unidad zumbador 2.50 2.50
10 01 unidad Bastón flexible 13.00 13.00
11 02 unidad espadines 1.20 2.40
12 01 unidad sensor 3.20 3.20
Total costo de materiales 42.00
12Mano de obra 20%
8.4
13 Desgate de instrumento y herramientas10%
4.2
14 Gastos generales 10% 4.2
Total gastos indirectos 16.8
9 Precio de costo 58.8
10 Utilidad 20% 11.76
11 Precio de venta por mayor 70.56
7) Resultados.
Las personas de tercera edad se sienten seguras con el bastón electrónico, es cómoda,
facilita su uso y se puede localizar el bastón electrónico cuando uno ya no sabe dónde lo
había dejado anteriormente.
8) Conclusiones y recomendaciones.
Escases de un bastón cómodo y práctico para apoyo para la persona de la tercera edad
Uso de un bastón electrónico detector, reflector , flexible y linterna
Apoyo y soporte para caminar con seguridad y firmeza
Se recomienda utilizar este bastón electrónico porque lo vas a encontrar rápido, los autos
van a reflejar su luz en el bastón y si hay un obstáculo le avisara mediante un sensor
9) Bibliografía y webgrafía.
Agudelo Fernández F. (1998), Diccionario de términos multimedia: el lenguaje de la
generación digital e Internet. Madrid, Acento.
Birkerts, S.(1999), Elegía a Gutenberg, el futuro de la lectura en la era electrónica, Madrid,
Alianza.
Bolter J. D. (1997), El libro electrónico”, en Crowley D. y Heyer P. (comps.), La
comunicación en la historia: tecnología, cultura, sociedad, Barcelona, Bosch Casa Editorial
S.A., pp. 414-421.
Bou Bouza, G. (1997), El guión multimedia, Barcelona, Anaya.
Bourdieu, P. (1995), Las reglas del arte. Génesis y estructura del campo literario.
Barcelona, Anagrama.
Castro Gil, M. A. (2003), Diseño y desarrollo multimedia: sistemas, imagen, sonido y
video. México, Alfaomega.
https://es.wikipedia.org/wiki/Led
10) Anexo