DEPARTAMENTO DE ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA

CARRERA INGENIERÍA ELECTRÓNICA E INSTRUMENTACIÓN

SEXTO NIVEL

“CUBO DE LEDS 8X8X8”

GRUPO DE PROYECTO:

Darwin CujiEvelyn Endara

Pedro MusoLuis Quevedo

TUTOR:Ing.David Rivas

Ing. Amparo Meythaler

Latacunga

Abril /2012

1. TÍTULO DEL PROYECTO

“Cubo de Led’s 8x8x8”

2. DEFINICIÓN Y JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA

A través del tiempo se han utilizado varias formas de publicidad visual, por ejemplo pancartas, laminas de madera o tol, gigantografias en lona, etc., que aun se las usan para promocionar productos, bienes y servicios; sin embargo se hace necesario ir innovando los tipos de publicidad para el confort y el bienestar de las personas, por ello se busca servirse de la tecnología y de los adelantos científicos en la electrónica, e informática, para brindar imagen corporativa, empresarial, organizacional y sobre todo mejorar las condiciones de venta y de servicio.

Básicamente la electrónica formula muchas posibilidades para la automatización de los servicios, control de seguridad, ayuda social, para ahorrarnos tiempo y tener un mundo con mayores servicios, beneficios y posibilidades, lo que en resumen es: ahorro de tiempo y de esfuerzo.

Mediante codificación de micro controladores y la ayuda de actuadores como un led, se demostrará que con el uso adecuado de todos estos elementos se puede generar un aparato electrónicamente diseñado, que ofrecerá posibilidades múltiples de uso en publicidad dinámica, con mensajes en texto, imágenes animadas, figuras geométricas.

3. SISTEMA DE OBJETIVOS

3.1 Objetivo General

Diseñar e implementar un cubo de led’s 8x8x8 eficiente y tomando

en cuenta los parámetros necesarios para proteger nuestro cubo

ante fallas eléctricas; mediante 8 matrices que permitan visualizar

diversas formas y frases, de manera animada y en 3D, usando un

microcontrolador pic16F877A aplicando la programación de tipo

multiplexacion en microcode.

3.2 Objetivos Específicos

Investigar el principio de funcionamiento y estructura de un Cubo de

Led’s.

Programar en microcode y simular en proteus, la proyección que

tendrá nuestro cubo de led’s.

Realizar pruebas previas mediante una matriz, la cual permita

conocer la cantidad de corriente necesaria y otros factores

importantes para el correcto funcionamiento del cubo de led’s.

Armar nuestro cubo de led’s mediante 8 matrices y realizar una

programación la cual permita tener una visualización en 3D, es decir

en todas las cara del cubo.

4. LINEAS DE INVESTIGACION

Sistemas eléctricos y electrónicos

5. MARCO TEÓRICO

5.1DIODO LED

5.1.1 Definición

Un LED, siglas en inglés de Light-Emitting Diode (diodo emisor de luz) es un dispositivo semiconductor (diodo) que emite luz cuasi-monocromática, es decir, con un espectro muy angosto, cuando se polariza de forma directa y es atravesado por una corriente eléctrica. El color, (longitud de onda), depende del material semiconductor empleado en la construcción del diodo, pudiendo variar desde el ultravioleta, pasando por el espectro de luz visible, hasta el infrarrojo, recibiendo éstos últimos la denominación de IRED (Infra-Red Emitting Diode). 

Figura 5.1.1 imágenes de led’s comerciales

5.1.2 Funcionamiento

El funcionamiento físico consiste en que, un electrón pasa de la banda de conducción a la de valencia, perdiendo energía. Esta energía se manifiesta en forma de un fotón desprendido, con una amplitud, una dirección y una fase aleatoria.

El 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; el voltaje de operación va desde 1,5 hasta 2,2 voltios aproximadamente, y la gama de intensidades que debe circular por él va desde 10 hasta 20 mA en los diodos de color rojo, y de 20 a 40 mA para los otros LEDs. 

5.1.3Tecnología LED/OLED

En corriente continua (CC), todos los diodos emiten una cierta cantidad de radiación cuando los pares electrón-hueco se recombinan, es decir, cuando los electrones caen desde la banda de conducción (de mayor energía) a la banda de valencia (de menor energía). Indudablemente, la frecuencia de la radiación emitida y, por ende, su color, dependerá de la altura de la banda prohibida (diferencias de energía entre las bandas de conducción y valencia), es decir, de los materiales empleados. Los diodos convencionales, de silicio o germanio, emiten radiación infrarroja muy alejada del espectro visible. Sin embargo, con materiales especiales pueden conseguirse longitudes de onda visibles. Los LED e IRED, además tienen geometrías especiales para evitar que la radiación emitida sea reabsorbida por el material circundante del propio diodo, lo que sucede en los convencionales. 

5.1.4 Compuestos empleados en la construcción de LED. 

Compuesto Color Long. de onda Arseniuro de galio (GaAs) Infrarrojo 940nm Arseniuro de galio y aluminio Rojo e IR 890nm Arseniuro fosfuro de galio Rojo, naranja y amarillo 630nm Fosfuro de galio (GaP) Verde 555nm Nitruro de galio (GaN) Verde 525nm 

Seleniuro de zinc (ZnSe) Azul Nitruro de galio e indio (InGaN) Azul 450nm Carburo de silicio (SiC) Azul 480nm Diamante (C) Ultravioleta Silicio (Si) En desarrollo 

 Figura 5.1.2 (Led tamaño)

5.1.5 Aplicaciones 

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 (el mayor del mundo, del NASDAQ, tiene 36,6 metros de altura y está en Times Square, Manhattan). 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. 

El uso de lámparas LED en el ámbito de la iluminación (incluyendo la señalización de tráfico) es previsible que se incremente en el futuro, ya que aunque sus prestaciones son intermedias entre la lámpara incandescente y la lámpara fluorescente, presenta indudables ventajas: larga vida útil, una menor fragilidad y una mejor disipación de energía. Asimismo, para el mismo rendimiento luminoso, producen luz de color, mientras que los hasta ahora utilizados, tienen un filtro, lo que reduce notablemente su rendimiento. 

Los White LEDs son el desarrollo más reciente. Un intento muy bien fundamentado para sustituir las bombillas actuales por dispositivos mucho más eficientes desde un punto de vista energético. 

También se utilizan en la emisión de señales de luz que se trasmiten a través de fibra óptica.

 Figura 5.1.3 (Antiguo Display de una calculadora)

 Figura 5.1.4 (Una pequeña linterna a pilas con LEDs.)

 Figura5.1.5 (Pantalla de LEDs en el Estadio de los Arkansas Razorbacks.)

5.1.6 Conexión 

La diferencia de potencial varía de acuerdo a las especificaciones relacionadas con el color y la potencia soportada. 

En términos generales puede considerarse: 

Rojo = 1 V  Rojo alta luminosidad = 1,9V  Amarillo = 1,7V a 3V  Verde = 2,4V  Verde alta luminosidad = 3,4V  Naranja = 2,4V  Blanco brillante = 3,4V  Azul = 3,4V  Azul 430nm = 4,6V  Blanco = 3,7V

5.2Cubo led

Un cubo LED es como una pantalla LED, pero es especial en que tiene una tercera dimensión, lo que lo convierte en 3D. Piense en ello como muchas de las pantallas transparentes de baja resolución. En las pantallas normales es normal para tratar de apilar los pixeles tan cerca como sea posible a fin de hacer que se vea mejor, pero en un cubo uno debe ser capaz de ver a través de ella, y más espacio entre los píxeles (en realidad es voxels, ya que es en 3d) que se necesita. El espacio es un trade-off entre lo fácil que detrás de las capas que se ve, y la fidelidad voxel. Dado que es mucho más trabajo hacer un cubo de LED que una pantalla de LED, por lo general son de baja resolución. Una pantalla LED de 8x8 píxeles es sólo 64 LEDs, pero un cubo de LED en 8x8x8 es de 512 LEDs, un orden de magnitud más difícil de hacer! Esta es la razón cubos LED sólo se hacen en baja resolución. Un cubo LED no tiene por qué ser simétrica, es posible hacer un 7x8x9, o incluso las formas extrañas

Figura 5.1.6 (Cubo de leds)

6. IDEAS A DEFENDER

Aplicar el conocimiento obtenido en programación de microcontroladores

para realizar múltiples aplicaciones, en nuestro caso proyección de

frases en un cubo de led’s.

Verificar la eficiencia de nuestra implementación practica (cubo de led’s),

teniendo en cuenta todos los parámetros y protecciones necesarias para

obtener un producto confiable y a prueba de daños.

Realizar el proyecto utilizando un solo microcontrolador, aplicando la

técnica de multiplexacion.

7. METODOLOGÍA INVESTIGATIVA

Empíricos

Observación científica:

Para tener una idea clara y concisa, de los distintos parámetros y maneras de

realizar un cubo de led’s, se utilizó la observación como instrumento de

categorización previo a un análisis más profundo.

Teóricos

Histórico lógico:

El cubo de led’s es un equipo el cual puede ser realizado sin necesidad de

contar con dispositivos de alta tecnología, simplemente con led’s los cuales son

fáciles de usar.

Pero esto no quiere decir que el cubo de led’s sea deficiente, más bien es una

manera creativa e innovadora de realizar publicidad u otro tipo de aplicación

que consista en visualización de imágenes, actualmente podemos encontrar

muchas aplicaciones para nuestro proyecto a realizar.

Análisis y síntesis

Una vez hecha la observación científica procedemos a analizar las ventajas y

desventajas al momento de poner en marcha nuestro proyecto, así como los

obstáculos y problemas que tendremos superar para llegar a nuestro objetivo

deseado.

8. RESULTADOS ESPERADOS

Cuadro comparativo de lenguajes de programación para crear páginas web

dinámicas.

Portal transaccional amigable al usuario, utilizando el lenguaje más apropiado

según el estudio realizado.

9. VIABILIDAD

Humana:

Tutores:

Ing. David Rivas (Tutor del Proyecto)

Ing. Amparo Meythaler (Cotutor)

Estudiantes:

Darwin Cuji Evelyn Endara Pedro Muso Luis Quevedo

Tecnológica:

Hardware:

Portátil marca HP 530

Quemador de pics.

Software:

Sistema Operativo Windows XP

Microcode

Proteus

Navegador Mozilla Firefox 3.0

Económica

El costo del proyecto integrador oscila un monto de $237.40 dólares los cuales

se desglosan a continuación.

PRESUPUESTO

CANTIDAD DESCRIPCIÓN V. UNITARIO V. TOTAL

600 Led’s 0.15 90.00

3Microcontrolador (pic16F877A) 7.00 21.00

10mts Alambre utp 0.30 3.001 Oscilador 12 MHz 1.00 1.0064 Resistencia 220 ohm 0.05 3.2064 Transistores 0.15 9.60

10 Horas de Internet 0.80 8.00

200 Impresiones 0.05 10.00

2 Quemador de Pics 30.00 60.00

1 Extras 50.00 50.00

    TOTAL 255.80$

10. CRONOGRAMA DE TAREAS

No. TAREAS1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

S9

S10

S11

S12

S13

S14

S15

S16

S17

S18

1 Socialización del proyecto integrador

2 Recopilación de información básica

3 Elaboración del Perfil del proyecto integrador de investigación

4 Primera Presentación del PI (Defensa del Perfil PII)

5 Procesamiento de la información (investigación bibliográfica y de campo)

6 Diagnóstico y propuesta de solución

7 Elaborar modelo según la propuesta seleccionada (producto final)

8 Diseño de Interfaces

9 Desarrollo de los módulos de la pagina Web

10 Segunda Presentación (Defensa del 50% de PII)

11 Construcción del sistema

12 Elaboración del informe final.

14 Tercera Presentación (Defensa final del producto)

11. BIBLIOGRAFÍA

http://www.dreamdesigners.com.ar/paginas_dinamicas.htmlhttp://www.desarrolloweb.com/manuales/7/http://portal2.conlinux.net/node/4http://es.wikipedia.org/wiki/DHTMLhttp://www.monografias.com/trabajos59/sistemas-complejos/sistemas-complejos.shtmlhttp://www.universia.net.co/investigacion/destacado/100-reglas-para-elaborar-un-sitio-web-competitivo/estru.html

Anexos

Código del Programa en microcode

trisd=00trisc=00

col1 var portd.0col2 var portd.1col3 var portd.2col4 var portd.3col5 var portd.4col6 var portd.5col7 var portd.6col8 var portd.7

fil var portc

i var byteinicio:

for i=1 to 50col1=1fil=%00000000pause 10col1=0col2=1fil=%00000000pause 10col2=0col3=1fil=%00100100pause 10col3=0col4=1fil=%00100100pause 10col4=0col5=1fil=%00100100pause 10col5=0col6=1fil=%00100100pause 10col6=0col7=1fil=%00100100pause 10col7=0

col8=1fil=%00100100pause 10col8=0

next

for i=1 to 50col1=1 fil=%00110001pause 10col1=0col2=1fil=%00100000pause 10col2=0col3=1fil=%00100100pause 10col3=0col4=1fil=%00100100pause 10col4=0col5=1fil=%00100100pause 10col5=0col6=1fil=%00100100pause 10col6=0col7=1fil=%00000100pause 10col7=0col8=1fil=%10001100pause 10col8=0

next

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pause 10col2=0col3=1fil=%11001100pause 10col3=0col4=1fil=%11001100pause 10col4=0col5=1fil=%11001100pause 10col5=0col6=1fil=%11001100pause 10col6=0col7=1fil=%11000000pause 10col7=0col8=1fil=%11100001pause 10col8=0

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col6=1fil=%00100100pause 10col6=0col7=1fil=%00100100pause 10col7=0col8=1fil=%00100100pause 10col8=0

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next

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col4=1fil=%00111111pause 10col4=0col5=1fil=%00111111pause 10col5=0col6=1fil=%00111111pause 10col6=0col7=1fil=%00111111pause 10col7=0col8=1fil=%00111111pause 10col8=0next

goto inicio

end