TECNOLOGO EN AUTOMATIZACION INDUSTRIAL. FOTODIODO, EMISOR Y RECEPTOR DE IR.

TECNOLOGO EN AUTOMATIZACION INDUSTRIAL.
FOTODIODO, EMISOR Y RECEPTOR DE IR.
ING. ALEX JULIAN DORADO.
JAVIER CAICEDO.
LUISA MUÑOZ
JHONATAN ALARCON.
SENA REGIONAL CAUCA.
POPAYAN, MARZO DE 2009.
INTRODUCCION
Los diodos emisores de luz visible son utilizados en grandes cantidades como
indicadores piloto, dispositivos de presentación numérica y dispositivos de
presentación de barras, tanto para aplicaciones domésticas como para equipos
industriales, esto es debido a sus grandes ventajas que son: peso y espacio
insignificantes, precio moderado, y en cierta medida una pequeña inercia, que
permite visualizar no solamente dos estados lógicos sino también fenómenos
cuyas características varían progresivamente.
Sus siglas provienen del Ingles (Light Emitting Diode): Led.
Con la introducción de nuevos materiales que han permitido crear leds de
prácticamente todo el espectro visible de colores y ofreciendo al mismo tiempo
una eficiencia lumínica que supera a la de las lámparas incandescentes.
Los diodos emisores de luz que emiten luz ultravioleta también reciben el nombre
de UV LED (UltraV'iolet Light-Emitting Diode) y los que emiten luz infrarroja suelen
recibir la denominación de IRED (Infra-Red Emitting Diode).
OBJETIVO GENERAL:
 Conocer y observar el funcionamiento del fotodiodo, emisor y receptor de
Infrarrojo.
 Realizar una aplicación donde podamos incluir los dispositivos a tratar.
 Compartir lo experimentado con los compañeros de clase de acuerdo al
tema correspondiente.
DIODO EMISOR DE LUZ:
LED del inglés de Light-Emitting Diode.
Es un dispositivo semiconductor (diodo) que emite luz incoherente de espectro
reducido cuando se polariza de forma directa la unión PN del mismo y circula por
él una corriente eléctrica.
El color (longitud de onda), depende del material semiconductor empleado en la
construcción del diodo y puede variar desde el ultravioleta, pasando por el visible,
hasta el infrarrojo. Los diodos emisores de luz que emiten luz ultravioleta también
reciben el nombre de UV LED (UltraV'iolet Light-Emitting Diode) y los que emiten
luz infrarroja suelen recibir la denominación de IRED (Infra-Red Emitting Diode).
FOTODIODO:
Un fotodiodo es un semiconductor construido con una unión PN, sensible a la
incidencia de la luz visible o infrarroja. Para que su funcionamiento sea correcto se
polariza inversamente, con lo que se producirá una cierta circulación de corriente
cuando sea excitado por la luz. Debido a su construcción, los fotodiodos se
comportan como células fotovoltaicas, es decir, en ausencia de luz exterior
generan una tensión muy pequeña con el positivo en el ánodo y el negativo en el
cátodo. Esta corriente presente en ausencia de luz recibe el nombre de corriente
de oscuridad.
COMPOSICION: El material empleado en la composición de un fotodiodo es un
factor crítico para definir sus propiedades. Suelen estar compuestos de silicio,
sensible a la luz visible (longitud de onda de hasta 1µm); germanio para luz
infrarroja (longitud de onda hasta aprox. 1,8 µm ); o de cualquier otro material
semiconductor
Material
Longitud de
onda (nm)
Silicio
190–1100
Germanio
800–1700
Indio galio
arsénico
(InGaAs)
800–2600
sulfuro de
plomo
<10003500
También es posible la fabricación de fotodiodos para su uso en el campo de los
infrarrojos medios (longitud de onda entre 5 y 20 µm), pero estos requieren
refrigeración por nitrógeno líquido
El fotodiodo se puede utilizar como dispositivo detector de luz, pues convierte la
luz en electricidad y esta variación de electricidad es la que se utiliza para informar
que hubo un cambio en el nivel de iluminación sobre el fotodiodo.
IMÁGENES DE FOTODIODOS:
FABRICANTES DEL FOTODIODO:
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NANOIDENT Technologies AG
Infineon
Agilent Technologies
PerkinElmer
SILONEX
VISHAY
Silicon Sensor GmbH
ESPECTRO ELECTROMAGENTICO:
Es el conjunto de ondas electromagnéticas que se propagan de manera
ondulatoria y a velocidades constantes de 300.000km/seg.
Las ondas electromagnéticas de alta frecuencia tienen longitud de onda mas corta
y mayor energía; mientras que las ondas de baja frecuencia tienen ondas
largas y menor energía.
Los espectros electromagnéticos se pueden observar mediante el espectroscopio
que es un aparato capaz de analizar el espectro característico de un movimiento
ondulatorio.
Las ondas electromagnéticas se dividen en:
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





Luz visible.
Infrarroja.
Ultravioleta.
Rayos X.
Rayos gamma.
Rayos radio.
Microondas.
INFRARROJO:
El nombre infrarrojo significa por debajo del rojo pues su comienzo se encuentra
adyacente al color rojo de la luz visible.
La radiación infrarroja, radiación térmica o radiación IR es un tipo de radiación
electromagnética de mayor longitud de onda que la luz visible, pero menor que la
de las microondas. Consecuentemente, tiene menor frecuencia que la luz visible y
mayor que las microondas. Su rango de longitudes de onda va desde unos 700
nanómetros hasta 1 milímetro.
La luz infrarroja nos brinda información especial de lo que no podemos obtener de
la luz visible, nos muestra cuanta temperatura y calor tiene los objetos.
Todas las cosas irradian calor, incluso las cosas que pensamos que son muy frías
como por ejemplo un cubo de hielo a pesar de que es frio este emite calor.
Obviamente las cosas calientes irradian más calor que los objetos calientes.
De hecho solamente podemos ver una pequeña parte de la gama de radiación
llamada espectro electromagnético.
La única diferencia entre estos distintos tipos de radiación es su longitud de onda
y su frecuencia. A medida que pasamos de los rayos gamma a los rayos radio
aumenta su longitud de onda y disminuye su frecuencia.
La radiación infrarroja se encuentra comprendida entre el espectro visible y las
microondas.
USO DE IR EN LA INDUSTRIA:
Otras de las muchas aplicaciones de la radiación infrarroja es el uso de equipos
emisores de IR en el sector industrial. En este sector las aplicaciones ocupan una
extensa lista pero se puede destacar su aplicación en:
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
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Secado de pinturas.
Secado de papel.
Termofijacion de plástico.
Precalentamiento de soldadura.
Curvatura.
Templado.
Laminado de vidrio. Entre otros.
Los infrarrojos se utilizan en los equipos de visión nocturna cuando la cantidad de
luz visible es insuficiente para ver los objetos. La radiación se recibe y después se
refleja en una pantalla. Los objetos más calientes se convierten en los más
luminosos.
Un uso muy común es el que hacen los comandos a distancia (telecomandos o
mandos a distancia) que generalmente utilizan los infrarrojos en vez de ondas de
radio ya que no interfieren con otras señales como las señales de televisión. Los
infrarrojos también se utilizan para comunicar a corta distancia los ordenadores
con sus periféricos.
LED INFRARROJO:
(IRED (Infra-Red Emitting Diode)
Los primeros diodos construidos fueron los diodos infrarrojos y de color rojo,
permitiendo el desarrollo tecnológico posterior a la construcción de otra clase de
diodos.
Los diodos infrarrojos se emplean desde mediados del siglo XX en mandos a
distancia de televisores, habiéndose generalizado su uso en otros
electrodomésticos como equipos de aire condicionado, equipos de música etc. Asi
como también se utilizan en dispositivos detectores, además de ser utilizados para
trasmitir datos entre dispositivos.
El diodo infrarrojo es un emisor de rayos infrarrojos que son una radiación
electromagnética situada en el espectro electromagnético en el intervalo que va
desde la luz visible a las microondas.
Estos diodos están diseñados para la detección, clasificación y posicionamiento de
los objetos incluso en condiciones extremas.
El led infrarrojo puede tener la apariencia de un led normal la diferencia radica en
que la luz emitida por el no es visible para el ojo humano, únicamente puede ser
percibida por dispositivos electrónicos.
Otra diferencia es el color de la capsula que los envuelve este es de color gris o
azul, mientras que de los otros leds son amarillo, rojo, verde, azul.
El diámetro de un led infrarrojo es de 5mm.
IMÁGENES DE DIODOS IR:
DIODOS EMISORES Y RECEPTORES DE IR:
De los tipos de sensores que mas llama la atención son los sensores de luz y
entre ellos los llamados infrarrojos.
En microbótica tanto como en robótica, se hace uso de este tipo de emisión de luz
(en especial la infrarroja) con la intención de detectar obstáculos sin que uno de
nuestros modelos tome contacto físico con el mismo. En algunos casos una vez
establecida la comunicación entre emisor y receptor, es posible realizar una
transmisión de datos.
Existen encapsulados que traen incorporado en su interior tanto al emisor como
receptor, de todos ellos, el más conocido es el CNY70, que cuenta con 4 pines,
dos para el Diodo IR y dos para el fototransistor.
INFRARROJO EN ELECTRONICA:
El infrarrojo es muy utilizado en electrónica ya que es fácil de generar y no sufre
interferencias electromagnéticas, por ello es que se utiliza en comunicación y
control; pero no es perfecto, algunas otras emisiones de luz pueden contener
infrarrojo por ejemplo el cuerpo, lámparas, hornos, motores de autos etc.,
cualquier objeto que emita calor puede interferir; para obtener una comunicación
usando infrarrojo y evitar la interferencia de señales no deseadas, es necesario el
uso de un código que le puede decir al receptor cual es el dato real trasmitido, y
cual es el generado por el ambiente que lo rodea.
MARCO PRÁCTICO:
En este proyecto, construiremos un interruptor infrarrojo, el cual nos permite
encender alguna aplicación, en este caso un motor, usaremos un emisor y un
receptor infrarrojo. La idea es que entre estos dos elementos existe un haz de luz
invisible, el cual al ser interrumpido por el objeto, permite que el circuito receptor
genere una señal que pueda ser útil para otro circuito. El interruptor esta
compuesto por dos módulos, uno corresponde al circuito transmisor y el otro al
receptor.
MATERIALES:
 Emisor IR
 Receptor IR
 LM 555
 LM358
 Compuertas AND y NOT
 Condensadores de: 104- 1 pico- 4.7 uf.
MATERIALES DEL PUENTE H:
 Transistores 2N2222 (NPN)
 Transistores 2N3906 (NPN)
 Resistencias 1K
EXPLICACION DEL MARCO PRÁCTICO:
El 555 es usado como un generador de pulsos se usa la configuración astable
produciendo una frecuencia de 2.9 GHZ siendo la optima frecuencia para el diodo
emisor , emite una señal y esta al refractar con un objeto cualquiera dicha señal se
ve reflejada hacia el diodo receptor donde son filtradas las señales parasitas
atreves de un filtro activo pasa bajo el cual envía la señal a un circuito lógico que
rige el puente H quien a su vez controla el giro del motor para proporcionar el
movimiento del vehículo.
DISEÑO DEL MARCO PRÁCTICO:
CIRCUITO COMBIANACIONALPARA EL MOTOR:
S1
S2
0
0
1
1
0
1
0
1
M
adelante
0
1
0
0
Mini términos f=1
S1= (s1.s2)
Donde s1 esta negado.
S2= (s1.s2)
Donde s2 esta negado.
M atrás
0
0
1
0
SIMULACION EN ISIS.
El carro no se dirige para ningún lado:
El carro se va hacia adelante:
El carro va hacia atrás:
El carro no se va para ningún lado:
FOTOS DEL MARCO PRÁCTICO:
FUENTE DE VOLTAJE DE 12V REGULABLE.
PUENTE H:
EMISOR Y RECEPTOR DE IR:
EMISOR Y RECEPTOR DE IR CON UN MOTOR:
EMISOR Y RECEPTOR DE IR:
BIBLIOGRAFIA:
http://es.wikipedia.org/wiki/Diodo_LED
http://es.wikipedia.org/wiki/Fotodiodo
AGRADECIMIENTOS A LAS SIGUIENTES PÁGINAS:
 R-Luis
 Robots Perú
 X-robotics
 Profes.net
 Cosas de Mecatrònica