UNIVERSIDAD NACIONAL AUTNOMA DE MXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ARAGN

LABORATORIOELECTRNICA INDUSTRIALINGENIERAMECNICA GRUPO: 8464 PRACTICA No.: 2PROF.: ING. MARTN HERNNDEZ HERNNDEZALUMNO: DAVID RICARDO FERNNDEZ CANO VERONICOFECHA: 19/03/2015

Objetivo.Que el alumno conozca e implemente circuitos sensores o de acoplamiento mediante el uso de dispositivos optoelectrnicos.

Introduccin.Los LEDs son diodos semiconductores capaces de generar luz cuando reciben polarizacin directa (ctodo negativo y nodo positivo). Esto sucede porque con la polarizacin directa se reduce el espesor de la zona agotada, en la unin pn y los portadores (positivos y negativos), se acercan a la juntura y al combinarse producen fotones de luz. Cuando el led es polarizado en inversa no produce energa radiante.El tipo de energa radiante que produce queda determinado por la sustancia semiconductora empleada; por ejemplo para el galium arsenide (GaAs) la luz emitida es la infrarroja, y para el galium arsenide phosphide (GaAsP), la luz emitida es roja. Al circular la corriente atraves del LED se dice que los electrones pasan de su estado de energa en equilibrio (banda de valencia), a un estado de energa superior (banda de conduccin); esta transicin de bandas genera energa en forma de calor y de fotones, la cual se produce en cantidades discretas llamadas cuantos. Un cambio cuntico de la banda de conduccin a la banda de valencia se llama transicin de la banda prohibida, y va acompaado de la liberacin de un fotn. La longitud de onda de un fotn liberado por una transicin de la banda prohibida (en nm), viene dada por la expresin:

Donde energa del fotn en electronvoltios. Por ejemplo para el LED de GaAs, produce fotones en la regin del infrarrojo con una longitud de onda de aproximadamente de 900nm.El LED ms usado es el de GaAsP, que requiere una tensin directa de aproximadamente de 1.6v. En cuanto al comportamiento de la tensin inversa pico, en la mayora de los LEDs esta vara entre los 3 y 5v. Los daos que puedan provocarse debido a la tensin inversa se pueden evitar colocando un diodo rectificador de silicio en paralelo con el led. Cuando la alimentacin se hace negativa, el diodo de Si se polariza en directa, limitando la tensin en el led a .6v.Los tamaos estndar para los encapsulados de diodos estn dados por la designacin T-X, donde la X indica el dimetro de la base en octavos de pulgada. La mayora de los LEDs usan encapsulados de plstico, sin embargo este no se adapta bien a entornos adversos, como cambios de temperatura extremos, que pueden producir roturas en el plstico. El led sellado hermticamente puede adaptarse a fluctuaciones de temperatura severas y no permite la entrada de humedad. Otra cuestin a resaltar sobre el diseo de los encapsulados en el LED, es que convencionalmente la terminal del ctodo es ms corta que la del nodo.Entre las ventajas que tienen los LED estn: Tienen una larga esperanza de vida. Requieren corrientes y tensiones relativamente bajas del circuito. Disipan menos el calor, lo que permite montarlos cerca de componentes sensibles al calor.El tipo de energa radiante que produce queda determinado por la sustancia semiconductora empleada; por ejemplo para el galium arsenide (GaAs) la luz emitida es la infrarroja, y para el galium arsenide phosphide (GaAsP), la luz emitida es roja.Al aumentar la corriente en el dispositivo aumenta la intensidad luminosa siguiendo una ley casi lineal:

Donde es la intensidad luminosa relativa, es la corriente inicial, es una constante de proporcionalidad; e es la corriente en sentido directo que atraviesa el dispositivo.Estos dispositivos son seriamente afectados por la temperatura, al aumentar esta la intensidad luminosa disminuye de la forma:

Donde es medida a . Es decir, la eficiencia de un LED a 25C es del 10% por lo que es necesario llevar los dispositivos a temperaturas muy bajas para que su eficiencia aumente. Esto hace que los LED sean ms sensibles al calor que los indicadores de nen o de filamento convencionales.

Trabajo de casa.1. Defina que es un switch ptico y un fototransistor.

Es un transistor cuya unin base recibe luz y se comporta entonces como un fotodiodo. Proporciona una corriente debida a la iluminacin mayor que la correspondiente al fotodiodo equivalente.Un switch ptico son dispositivos sensibles a la ausencia o presencia de luz. Sirve para transmitir es una determinada direccin seleccionada, una serie de ondas proyectada sobre l.

2. Investigue sobre las diferentes configuraciones de los optoacopladores existentes y dibuje sus diagramas internos.

Un fotoacoplador u optoaislador, es un dispositivo que funciona como un interruptor excitado mediante la luz, que emite el diodo, y entonces ilumine al fototransistor y este conduzca energa elctrica amplificada. Est compuesto bsicamente de un led y un fototransistor. Las caractersticas ms usadas por los diseadores son las siguientes: Aislamiento de alto voltaje. Este es obtenido por un separador fsico entre el emisor y el sensor, estos dispositivos pueden resistir diferencias de potencial de hasta 1000v. Aislamiento de ruido. El ruido elctrico en seales digitales recibidas en la entrada del opto acoplador es aislado desde la salida por el acople medio. Ganancia de corriente. Esta en gran medida determinada por los sensores npn y por el tipo de transmisin media usado. Tamao. Las dimensiones de estos dispositivos permiten ser usados en tarjetas impresas estndares.

3. Para los siguientes dispositivos electrnicos investigue las caractersticas dadas por el fabricante. MRD300, MRD500, H21A1, 4N28 y MOC3011; con respecto a los siguientes parmetros:

MRD360.Descripcin: unin npn de Si, preferentemente. Visible e infrarrojo.Voltaje del colector a base: 25vCorriente mxima en el colector: 250mACorriente mxima a 25C: 100nA; ()Potencia de disipacin mxima a 25C: 300mWTiempo de subida luminoso: 300s

MRD701.Descripcin: unin npn de Si, preferentemente. Visible e infrarrojo.Voltaje del colector a base: 30vCorriente mxima en el colector: 100mACorriente mxima a 25C: 100nA; ()Potencia de disipacin mxima a 25C: 150mW

H21A1.Configuracin de salida: transistor npn.Potencia de disipacin total: 250mWCorriente directa mx.: 690mAVoltaje en inreverso mx.: 6vColector de emisin de voltaje: 6vColector de corriente: 100mA

4N28.Configuracin de salida: transistor npn.Voltaje de sobretensin: 75000vPotencia total: 250mWPorcentaje de corriente directa transferida: 20%Corriente directa mx.: 80mAVoltaje en inverso mx.: 3vVoltaje del colector a base: 70vVoltaje del colector al emisor: 30vCorriente en el colector: 3.5mA

MOC3011.Configuracin de salida: TRIAC.Voltaje de sobretensin: 75000vPotencia: 330mWCorriente directa mx.: 50mAVoltaje en inverso mx.: 3vVoltaje DRM: 250vCorriente total RMS: 100mACorriente de congelamiento: .1mA

4. Dentro de la optoelectrnica se encuentran las fibras pticas, mencione qu son y cul es su aplicacin?

Es un conductor de ondas en forma de filamento, generalmente de vidrio o de materiales plsticos, que tiene la capacidad de dirigir la luz a lo largo de su longitud usando la reflexin total interna. Cada filamento consta de un ncleo central de plstico o cristal (xido de Si y Ge) con un alto ndice de refraccin, rodeado de una capa de un material similar con un ndice de refraccin ligeramente menor (revestimiento). Las fibras son ampliamente utilizadas en telecomunicaciones, ya que permiten enviar gran cantidad de datos a gran velocidad, mayor que las comunicaciones de radio y cable. Tambin se utilizan para redes locales. Son el medio de transmisin inmune a las interferencias por excelencia. Las fibras pticas se pueden utilizar como sensores para medir la tensin, la temperatura, la presin y otros parmetros. Las fibras pticas se utilizan como hidrfonos para los sismos o aplicaciones de sonar. Se ha desarrollado sistemas hidrofnicos con ms de 100 sensores usando la fibra ptica. Los hidrfonos son usados por la industria de petrleo as como en las marinas de guerra de algunos pases.Los sensores de fibra ptica para la temperatura y la presin se han desarrollado para pozos petrolferos. Estos sensores pueden trabajar a mayores temperaturas que los sensores de semiconductores.

5. Investigue y describa algunas aplicaciones de elementos optoelectrnicos.

Los diodos infrarrojos se emplean en mandos a distancia de televisores, habindose generalizado su uso en otros electrodomsticos como equipos de aire acondicionado, equipos de msica, etc. Y en general para aplicaciones de control remoto, as como en dispositivos detectores, por ejemplo en una cmara de seguridad con leds infrarrojos.Las aplicaciones de los diodos laser son muy diversas y cubren desde el corte de materiales con haces de gran energa hasta la transmisin de datos por fibra ptica.En cuanto a las aplicaciones de las fotoceldas industrialmente caen dentro de dos categoras:1.- Deteccin de la presencia de un objeto opaco.2.- Deteccin del grado de translucides (capacidad de pasar luz) o el grado de luminiscencia (capacidad de generar luz) de un liquido o un slido.

Bibliografa.

James Humphries, Leslie Sheets. Electrnica industrial dispositivo, equipos y sistemas para procesos y comunicaciones industriales. Editorial paraninfo.

ngel Zetina. Electrnica del estado slido dispositivos y circuitos. Compaa editorial continental.

Margarita Garca Burciaga de Cepeda, Arturo Cepeda Salinas. Dispositivos electrnicos (tomo II). Instituto Politcnico Nacional.