Universidad Técnica

De Manabí

Obtener datos para LED rojos y verdes.

Desplegar en pantallas números con

indicadores de siete segmentos.

Trasferir una señal a través de un

optocoplador.

A este interesante campo pertenecen los

diodos emisores de luz (LED, light: emttiing

diode), las pantallas o displays de LED y

los optocopladores.

La optoelectrónica es una tecnología que

combina la óptica y la electrónica.

El diodo emisor de luz (LED) es una fuente

luminosa de estado sólido. Que han

reemplazado a los focos en diversas

aplicaciones debido a las siguientes

ventajas:.

1. Consumen poco voltaje

2. Su vida útil es muy larga (más de

20 años)

3. Su tiempo de conmutación es muy

breve (nanosegundos, ns)

Una configuración de LED es un grupo de LED que despliega números,

letras y otros símbolos: la más común es la pantalla de 7 segmentos de la

figura (a) . La pantalla tiene 7 LED rectangulares (de la A a la G) y cada uno

se llama segmento porque forma parte del carácter presentado en la

pantalla..

La figura (b) muestra el diagrama

esquemático, donde un voltaje positivo

alimenta todos los ánodos. Al aterrizar

con una resistencia limitadora de

corriente uno o varios diodos todos se

pueden formar dígitos de 0 a 9, así

como la mayoría de las letras del

alfabeto y algunos signos de

puntuación...

La corriente de un diodo con polarización

inversa es pequeña debido a sus

portadores minoritarios. La cantidad de

estos dependerá de la temperatura y de la

luz que incida en la unión.

Cuando la base de un diodo es opaca, la

luz externa no llega a la unión; por lo

tanto, no se detecta ningún, efecto

fotoeléctrico (transformación de la luz en

electricidad). En cambio, si la base del

diodo es de vidrio, la luz que entra

modifica la cantidad de corriente inversa...

La figura muestra el símbolo esquemático de un fotodiodo; las

flechas que entran representan la luz que incide. Observe también

que la polarización del fotodiodo es inversa. De esta manera, si la

intensidad luminosa aumenta, la corriente inversa se incrementa.

Ésta es pequeña, en general, unas decenas de microampers. El

fotodiodo es un ejemplo de fotodetector, dispositivo capaz de

convertir la luz que incide en electricidad...

Un optoacoplador combina, en una misma base, un LED y un

fotodetector.

La figura muestra un acoplador formado por un LED y un fotodiodo:

el primero está a la izquierda y el segundo, a la derecha. El voltaje

que alimenta, al LED fuerza la circulación de la corriente a través

del LED. La luz que éste emite incide en el fotodiodo y crea una

corriente inversa que pasa por el resistor R1. El voltaje del

fotodiodo esVsal= Vss – IR2

Este voltaje de salida dependerá de la magnitud de la corriente

inversa. SÍ se modifica el voltaje que alimenta al LED, varían la

intensidad luminosa, la corriente del fotodiodo y, en consecuencia,

Vsal. Si la corriente del LED tiene una variación de ca, Vsal tendrá

la misma variación de ca.

La principal ventaja del optoacoplador es el aislamiento eléctrico

entre el circuito del LED y el circuito del fotodiodo; es común que la

resistencia entre el circuito de entrada y el de salida sea mayor a

los 1010 Ω. Por ello, el optoacoplador también se conoce como

"optoaislador"; el único contacto entre los circuitos de entrada y de

salida es el haz luminoso.

.

Dos fuentes de alimentación: una de 15v y otra ajustable, de 1

a 15v

Equipos: multímetro digital, multímetro.

Resistores: dos de 270Ω a 1 W.

Diodo: N914 (o un diodo de pequeña señal equivalente).

LED rojo: TIL221 (otras opciones de soportar hasta 40 mA).

LED verde: TII222 (otras opciones: cualquier LED verde capaz

de soportar hasta 50 mA).

Pantalla de 7 segmentos: TIL312 (o su equivalente mas

cercano).

Optoacoplador: 4N26 (o su equivalente mas cercano).

TOMA DE DATOS DE UN LED ROJO.

Contando con todos los materiales necesarios procedemos a

realizar el experimento.

Antes de realizar el circuito identificamos el cátodo en el LED el

cual es ligeramente más corto que la de el ánodo, esto es muy

importante para no correr el riesgo de destruir el LED al

energizarlo de forma inversa.

Procedemos a armar el circuito que esta formado por una fuente

variable de 12 V que alimenta una resistencia de 220 Ω que esta

conectada en serie con un diodo de pequeña señal equivalente ,

conectado de forma inversa y su otro extremo va conectado al

negativo de la fuente .

Como ya sabemos el diodo invertido es una protección para el LED

en caso de accidentalmente aplicamos una voltaje inverso mayor a

3 V con lo cual podríamos destruir o degradar las características

del LED. Comprobamos su funcionamiento energizando y

observando la iluminación del LED:

Para tomar datos colocamos un amperímetro para medir la

corriente del LED así como un voltímetro para conocer el voltaje

del LED :

.

Luego ajustamos la fuente

regulable de manera que

haya 10 mA en el LED.

y anotamos la lectura en el

voltímetro la cual nos da :

.

A continuación procedemos

a ajustar la fuente de

variable de manera que nos

de 20 mA :

Y tomamos lectura del

voltímetro:

.

Continuamos variando la

fuente hasta que marque

en el amperímetro 30mA:

Anotamos la medición del

voltímetro:

.

DATOS PARA UN LED VERDE.

Realizamos los mismos pasos

anteriores y tomamos datos. Es

así que tenemos los siguientes

valores: cuando la fuente

regulable nos da 10mA, el voltaje

en el LED es de: 2.08 V.

Cuando la fuente nos da 20 mA.

En el LED tenemos 2.2 V

A 30 mA. el voltímetro nos marca : 2.45 V

Y cuando la fuente nos da los 33.5 mA. Que es su máxima

capacidad el voltímetro nos marca un voltaje de 2.45 V en el

LED

I. ma V verde V V rojo V

10 1.89 2.08

20 1.94 2.27

30 1.96 2.45

40 2.01 2.6

.Para este experimento utilizamos la pantalla de 7

segmentos que se requiere en la lista de materiales y

notamos que tienen 7 segmentos y un punto decimal a

la derecha. Para poderlo energizar tenemos que conocer

su configuración interna la cual se expresa en el

siguiente diagrama.

.

Armamos el circuito que se muestra en la figura:

Observamos en el diagrama que de la fuente que esta regulada

a 5 V va conectada una resistencia de 220 Ω y luego en serie

va al terminal 3 que energiza todas los segmentos de la pantalla

y dependiendo que segmento deseamos que se encienda la

conectamos a tierra con lo cual podemos realizar diferentes

convecciones que nos que como resultado que los segmentos

encendidos nos formen números y letras.

.

Es así que para que los

segmentos en la pantalla formen

un 0 cuando están encendidos

deben estar aterrizados los

segmentos

A;B;C;D;E;F(2,4,5,7,9,10)

Para el numero 1 los

terminales a conectados a

tierra son B; C (5,7)

.

Para el números 2 tenemos a

tierra los terminales

A;B;G;D;E(,1,4,5,9,10)

Para que aparezca en la

pantalla el 3 tenemos que

aterrizar las terminales

A;B;C;D;G(1,4,5,7,9)

.

Para el número 4 tenemos la

siguiente configuración: B; C;

F; G (1, 2, 5,7)

Para formar un 5 en la

pantalla los terminales a tierra

son: A; C; D; F; G (1, 2, 4,

7,9)

.

En el numero 6 tenemos

A,C;D;E;F;G(1,2,4,7,9,10)

Par obtener el numero 7

tenemos que conectar a

tierra A; B; C (4, 5,7)

.

El numero 8 esta dado con la

puesta a tierra de

A;B;C;D;F;G(1,2,4,5,7,9,10)

Aparece el numero 9 en la

pantalla cuando aterrizamos

A;B;C;D;F;G ( 1,2,4,5,7,9)

.

Por ultimo si queremos que se encienda el punto decimal

aterrizamos a tierra el terminal 6

.Para este experimento necesitamos el diagrama interno

del optoacoplador 4N26:

Luego armamos el circuito que se presenta en la

grafica:

En la grafica observamos que la fuente regulable a

alimenta a una resistencia de 220 Ω y en serie con u

diodo el cual esta conectado de forma inversa a la

fuente, a continuación conectado en paralelo el pin 1 y 2

del optoacoplador en paralelo con el diodo.

.

Del pin 5 del optoacoplador va

conectado una resistencia de

220 Ω en serie y esta va a dar

a la parte positiva de la fuente

fija de 16 V. el pin 4 esta

conectado a tierra de al negativo

de la fuente fija .

Utilizamos dos voltímetros para

medir el voltaje de la fuente

regulable, y el otro lo ponemos

en paralelo a la salida de los

pines 4 y 5 cuyo voltaje que se

marque se la designara como

voltaje de salida.

.

Ajustamos la fuente regulable a

2 V y medimos el voltaje de

salida y nos da 15.35 V

(3.05mA)

Ajustamos el voltaje de la

fuente regulable en 4 V y

tenemos un voltaje de salida de

11.27 v (21.7mA)

.

Aumentando el voltaje de la

fuente regulable a 6 V tenemos

un voltaje de salida de 10. 35 V

(25.8mA)

Un voltaje de 8 V en la fuente

ajustable tenemos un voltaje

de salida de 9.73 V (28.5mA)j

Y al máximo voltaje de nuestra fuente ajustable, 8.90 V, nos da

un voltaje de salida de 9.64 v (29.2mA)

.

Vs V Vsal V

2 14.7 v (5.8mA)

4 11.21v (21.5mA)

6 10.24v (26mA)

8 9.7v (28.1mA)

10 9.2v (30.1mA)

12 9.02v (31.1mA)

14 8.8v (52.2mA)

.

A,B ,C,D,E,F (2,4,5,7,9,10)

B,C (5,7)

A,B,G,D,E(1,4,5,9,10)

A,B,G,C,D(1,4,5,7,9)

F,G,B,C (2,1,5,7)

A,F,G,C,D(1,4,7,9)

A,F,G,C,D,E(1,2,4,7,9,10)

A,B,C (4,5,7)

A,B,C,D,E,F,G(1,2,4,5,7,9,10)

A,B,C,D,F,G(1,2,4,5,7,9)

6

.

Al observar los datos de la tabla de datos de los LED

rojo y verde, comprobamos que se cumple lo

anteriormente dicho con respecto a la caída de voltaje

de los LEDS, que se ubican entre 1.5 y 2.5 V. en este

caso para los rojos los LED rojos presentan mayor

caída de tensión con respecto a los LEDS de color

verde.

También observamos que al aumentar la intensidad de

corriente la luminosidad del LED aumenta tanto en los

de color rojo como en los de color verde

:

.

Es posible desplegar números y letras y otros

símbolos siempre y cuando se conozcan la

configuración interna de la pantalla.

Para proyectar números y letras así como signos al

energizar el ánodo , solo hay que aterrizar a tierra los

segmentos que deseamos que se enciendan •

En el experimento de el optoacoplador mientras mayor

sea el voltaje de la fuente regulable, menor será el

voltaje de salida , con lo que se cumple la formula

Vsal =V ss –IR2

l

:

. Mientras mayor sea la intensidad luminosa del LED

en el interior del optoacoplador , mayor será la

corriente que circule por el fotodiodo el cual al

multiplicarlo por la resistencia y restarlo con la

fuente fija que alimenta esta parte del circuito

producen la caída del voltaje que se expresa en la

tabla de datos

:

.

Precisión al identificar el ánodo y el cátodo en el LED

Tener mucho cuidado con la polarización inversa del

diodo de protección del LED, ya que si por accidente

aplicamos un voltaje inverso mayor de 3 V lo podemos

destruir o degradar sus características.

El voltaje del diodo de protección de 0.7 evita que el

voltaje inverso del LED , rebase el valor de 3 V

:

. Identificar el ánodo y el cátodo en la pantalla de 7

segmentos , para así energizarlo adecuadamente y

que trabaje sin ningún problema

Tener en cuenta la configuración de los pines en el

optoacoplador para no equivocarse con las entradas y

salida del optoacoplador