PROYECTO

LEDS A 120 VOLTIOS

M.FDA CHINCHILLA R.

INTRODUCCIÓN

En el proyecto a realizar se hablará de como poner leds de alta luminosidad a 120 voltios.

El proyecto a realizar es importante ya que se pone a prueba la Ley de Ohm para poder saber cuales son los valores de las resistencias que se van a utilizar en dicho proyecto ya que estas van conectadas a leds de alta luminosidad con un solo diodo y alimentadas a 120 voltios.

Como objetivos se puede decir que:

→ Analizar como van los componentes requiriendo de un diagrama.

→ Realizar un proyecto en donde se pone a prueba lo visto en clase.

→ Comprobar como se utiliza correctamente la Ley de Ohm y la Ley de Faraday.

El proyecto realizado se realizó en el taller de la especialidad con el fin de poner a prueba como se desenvuelve uno como estudiante en la parte de ejecución.

MARCO TEÓRICOEn este proyecto se pone a prueba la Ley de Ohm y la Ley de Faraday con las cuales se puede saber los valores de los materiales requeridos para poner a prueba este proyecto, en donde se necesitan:

→ 9 Diodos Leds de alta luminosidad

→ 9 Resistencias

→ 1 Diodo de Silicio

→ 1 fuente de 120V

→ Placa de cobre

→ Ácido Muriático

→ Agua Oxigenada

Las funciones de estos materiales son las siguientes:

DIODOS LEDS DE ALTA LUMINOSIDAD•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. 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. Eléctricamente el diodo LED se comporta igual que un diodo de silicio o germanio. Si se pasa una corriente a través del diodo semiconductor, se inyectan electrones y huecos en las regiones P y N, respectivamente.

Dependiendo de la magnitud de la corriente, hay recombinación de los portadores de carga (electrones y huecos). Hay un tipo de recombinaciones que se llaman recombinaciones radiantes (aquí la emisión de luz). La relación entre las recombinaciones radiantes y el total de recombinaciones depende del material semiconductor utilizado (Ga As, Ga As P, y Ga P). Dependiendo del material de que está hecho el LED, será la emisión de la longitud de onda y por ende el color. Ver la tabla más abajo. Debe de escogerse bien la corriente que atraviesa el LED para obtener una buena intensidad luminosa y evitar que este se pueda dañar.

El LED tiene un voltaje de operación que va de 1.5 V a 2.2 voltios aproximadamente y la gama de corrientes que debe circular por él está 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 Leds.

Los diodos LED tiene 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. El diodo LED debe ser protegido. Una pequeña cantidad de corriente en sentido inverso no lo dañará, pero si hay picos inesperados puede dañarse. Una forma de protegerlo es colocar en paralelo con el diodo LED pero apuntando en sentido opuesto un diodo de silicio común.

Aplicaciones tiene el diodo LED. Se utiliza ampliamente en aplicaciones visuales, como indicadoras de cierta situación específica de funcionamiento. Ejemplos:

- Se utilizan para 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, etc.

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 difusoras de luz.

Con los últimos adelantos, en los diodos LED de alta luminosidad, este problema prácticamente ha quedado en el pasado.

RESISTENCIA•Es un 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, reóstatos 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.

DIODO DE SILICIOEs un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente electrica a través de él en un solo sentido. Este término generalmente se usa para referirse al diodo semiconductor, el más común en la actualidad; consta de una pieza de cristal semiconductor conectada a dos terminales eléctricos. El diodo de vació (que actualmente ya no se usa, excepto para tecnologías de alta potencia) es un tubo de vacío con dos electrodos: una lámina como ánodo, y un cátodo.

De forma simplificada, la curva característica de un diodo (I-V) consta de dos regiones: por debajo de cierta diferencia de potencia, se comporta como un circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con una resistencia eléctrica muy pequeña. Debido a este comportamiento, se les suele denominar rectificadores, ya que son dispositivos capaces de suprimir la parte negativa de cualquier señal, como paso inicial para convertir una corriente alterna en corriente continua. Su principio de funcionamiento está basado en los experimentos de Lee De Forest.

Los primeros diodos eran válvulas o tubos de vacío, también llamados válvulas termoiónicas constituidos por dos electrodos rodeados de vacío en un tubo de cristal, con un aspecto similar al de las lámparas incandescentes. El invento fue desarrollado en 1904 por John Ambrose Fleming, empleado de la empresa Marconi, basándose en observaciones realizadas por Thomas Alva Edison.

Al igual que las lámparas incandescentes, los tubos de vacío tienen un filamento (el cátodo) a través del cual circula la corriente, calentándolo por efecto Joule. El filamento está tratado con óxido de bario, de modo que al calentarse emite electrones al vacío circundante los cuales son conducidos electrostáticamente hacia una placa, curvada por un muelle doble, cargada positivamente (el ánodo), produciéndose así la conducción. Evidentemente, si el cátodo no se calienta, no podrá ceder electrones. Por esa razón, los circuitos que utilizaban válvulas de vacío requerían un tiempo para que las válvulas se calentaran antes de poder funcionar y las válvulas se quemaban con mucha facilidad.

FUENTE DE 120 V CORRIENTE ALTERNA

Se denomina corriente alterna (abreviada CA en español y AC en inglés, de alternating current) a la corriente eléctrica en la que la magnitud y el sentido varían cíclicamente.

La forma de oscilación de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la oscilación senoidal con la que se consigue una transmisión más eficiente de la energía, a tal punto que al hablar de corriente alterna se sobrentiende que se refiere a la corriente alterna senoidal.

Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de oscilación periódicas, tales como la triangular o la cuadrada.

Utilizada genéricamente, la CA se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las industrias. Sin embargo, las señales de audio y de radio transmitidas por los cables eléctricos, son también ejemplos de corriente alterna. En estos usos, el fin más importante suele ser la transmisión y recuperación de la información codificada (o modulada) sobre la señal de la CA.

En el año 1882 el físico, matemático, inventor e ingeniero Nikola Tesla, diseñó y construyó el primer motor de inducción de CA. Posteriormente el físico William Stanley, reutilizó, en 1885, el principio de inducción para transferir la CA entre dos circuitos eléctricamente aislados. La idea central fue la de enrollar un par de bobinas en una base de hierro común, denominada bobina de inducción. De este modo se obtuvo lo que sería el precursor del actual transformador. El sistema usado hoy en día fue ideado fundamentalmente por Nikola Tesla; la distribución de la corriente alterna fue comercializada por George Westinghouse. Otros que contribuyeron en el desarrollo y mejora de este sistema fueron Lucien Gaulard, John Gibbs y Oliver Shallenger entre los años 1881 y 1889. La corriente alterna superó las limitaciones que aparecían al emplear la corriente continua (CC), que es un sistema ineficiente para la distribución de energía a gran escala debido a problemas en la transmisión de potencia, comercializado en su día con gran agresividad por Thomas Edison.

La primera transmisión interurbana de la corriente alterna ocurrió en 1891, cerca de Telluride, Colorado, a la que siguió algunos meses más tarde otra de Lauffen a Frankfurt en Alemania. A pesar de las notorias ventajas de la CA frente a la CC, Thomas Edison siguió abogando fuertemente por el uso de la corriente continua, de la que poseía numerosas patentes (véase la guerra de las corrientes). De hecho, atacó duramente a Nikola Tesla y a George Westinghouse, promotores de la corriente alterna, y a pesar de ello ésta acabó por imponerse. Así, utilizando corriente alterna, Charles Proteus Steinmetz, de General Electric, pudo solucionar muchos de los problemas asociados a la producción y transmisión eléctrica, lo que provocó al final la derrota de Edison en la batalla de las corrientes, siendo su vencedor Nikola Tesla y su financiador George Westinghouse.

PLACA DE COBRENada dice "alta tecnología" absolutamente como un circuito impreso (PC ) Pensión . La disposición geométrica densidad de las piezas es una parte esencial de muchas cosas cotidianas de las tostadoras de televisor . Originalmente desarrollado para mejorar la fiabilidad de la electrónica militar , que fue rápidamente adoptado por los fabricantes de bienes de consumo. Además de mejorar la fiabilidad, que ha desempeñado un papel importante en la ola de la miniaturización que se inició en la década de 1950 y continúa en la actualidad . Junta Materiales

La placa de circuito impreso tiene que ser resistente para soportar los componentes , duro, para manejar las sacudidas y vibraciones de uso y eléctricamente aislante para evitar cortocircuitos . La junta tiene que ser cortado y perforado con facilidad, y debe ser químicamente compatible con la lámina de cobre . Materiales para hacer la junta han evolucionado a partir de papel /fenólico de la fibra de vidrio /epoxi , con algunas variaciones . Materiales de mayor calidad se utilizan para los usos más exigentes , como los equipos de alta tensión y un microondas.

Traces

Una lámina de cobre delgado y plano está unido a la placa con un adhesivo . El cobre es grabada o mecanizado de distancia durante la fabricación , dejando huellas delgadas . Los restos de placas de circuitos impresos sirve como cableado , conductor de la corriente entre los diferentes componentes de la placa . Las huellas también pueden servir como antenas miniatura y disipadores de calor , dependiendo del tamaño y el patrón .

Juntas Multi - Layer

Para ahorrar espacio , algunas tarjetas son dos cara o de múltiples capas . Tarjetas de dos caras tienen pistas de cobre a ambos lados ; tableros de múltiples capas tienen varias capas de material de cobre y comida. Esta estratificación se multiplica el circuito se puede poner en una zona determinada ; multilayering ha hecho objetos de alta densidad , como teléfonos celulares , reproductores de música portátiles y equipos de computadora en casa posible .

Tradicionalmente, se perforaron placas de circuito impreso para aceptar cables de piezas. Los cables sobresalían a través de los agujeros y se sueldan a las pistas de cobre . El cable sobrante se recorta y se desecha . Las últimas décadas han visto un crecimiento en el uso de las piezas que se sueldan a ras con el tablero sin agujeros. Montaje superficial o SMD , piezas son más pequeñas y menos costosas que las piezas con cables largos . Con SMD, densidad del circuito ha subido, y los costes han bajado.

Ventajas :placas de circuito impreso, restarse a la producción en masa. Esto reduce el coste global de la electrónica , ya que pueden ser producidos , cargado con las piezas , y sueldan automáticamente , disminuyendo la necesidad de mano de obra . Debido a que las juntas son uniformes , que mejoran la fiabilidad . Tableros de múltiples capas , sobre todo , aumentar la densidad de los circuitos , que conduce a productos más sofisticados . Placas de circuito impreso se utilizan en casi todos los aparatos electrónicos , desde reproductores de música portátiles a equipos especializados . Inconvenientes: fabricación de placas de circuitos, con el uso de decapantes , disolventes , diversos metales y productos químicos corrosivos , requiere un cuidadoso monitoreo de la seguridad del medio ambiente. Placas de circuito impreso multicapa , en particular, son imposibles de reparar , cuando se rompen, deben ser sustituidos.

ÁCIDO MURIÁTICOEl ácido clorhídrico, ácido muriático, espíritu de sal, ácido marino, ácido de sal o todavía ocasionalmente llamado, ácido hidroclórico (por su extracción a partir de sal marina en América), agua fuerte o salfumán (en España), es una disolución acuosa del gas cloruro de hidrógeno (H Cl). Es muy corrosivo y ácido. Se emplea comúnmente como reactivo químico y se trata de un ácido fuerte que se disocia completamente en disolución acuosa. Una disolución concentrada de ácido clorhídrico tiene un pH inferior a 1; una disolución de H Cl 0,1 M da un pH de 1 (Con 40 mL es suficiente para matar a un ser humano, en un litro de agua. Al disminuir el pH provoca la muerte de todo el microbioma gastrointestinal, además de la destrucción de los tejidos gastrointestinales).

A temperatura ambiente, el cloruro de hidrógeno es un gas ligeramente amarillo, corrosivo, no inflamable, más pesado que el aire, de olor fuertemente irritante. Cuando se expone al aire, el cloruro de hidrógeno forma vapores corrosivos densos de color blanco. El cloruro de hidrógeno puede ser liberado por volcanes.

El cloruro de hidrógeno tiene numerosos usos. Se usa, por ejemplo, para limpiar, tratar y galvanizar metales, curtir cueros, y en la refinación y manufactura de una amplia variedad de productos. El cloruro de hidrógeno puede formarse durante la quema de muchos plásticos. Cuando entra en contacto con el agua, forma ácido clorhídrico. Tanto el cloruro de hidrógeno como el ácido clorhídrico son corrosivos.

AGUA OXIGENADAEl peróxido de hidrógeno (H2O2), también conocido como agua oxigenada, dioxogen o dioxidano, es un compuesto químico con características de un líquido altamente polar, fuertemente enlazado con el hidrógeno tal como el agua, que por lo general se presenta como un líquido ligeramente más viscoso que ésta. Es conocido por ser un poderoso oxidante.

A temperatura ambiente es un líquido incoloro con sabor amargo. Pequeñas cantidades de peróxido de hidrógeno gaseoso se encuentran naturalmente en el aire. El peróxido de hidrógeno es inestable y se descompone lentamente en oxígeno y agua con liberación de calor. Su velocidad de descomposición puede aumentar mucho en presencia de catalizadores. Aunque no es inflamable, es un agente oxidante potente que puede causar combustión espontánea cuando entra en contacto con materia orgánica o algunos metales, como el cobre, la plata o el bronce.

El peróxido de hidrógeno se encuentra en bajas concentraciones (del 3 al 9 %) en muchos productos domésticos para usos medicinales y como blanqueador de vestimentas y el cabello. En la industria, el peróxido de hidrógeno se usa en concentraciones más altas para blanquear telas y pasta de papel, y al 90 % como componente de combustibles para cohetes y para fabricar espuma de caucho y sustancias químicas orgánicas. En otras áreas, como en la investigación, se utiliza para medir la actividad de algunas enzimas, como la catalasa.

ESTAÑOLa soldadura heterogénea consiste en realizar uniones en las que el material de aportación tiene menor punto de fusión (y distintas características químico-físicas) que el material base, realizándose la unión soldada sin fusión del material base y mediante la fusión del material de aportación que se distribuye entre las superficies de la unión, muy próximas entre sí por acción capilar.

La soldadura blanda se distingue de la soldadura fuerte por la temperatura de fusión del material de aporte. La soldadura blanda utiliza aportaciones con punto de fusión por debajo de los 450 °C y la soldadura fuerte por encima de los 450 °C.

Con todos estos materiales y dando lugar a cada uno de los

pasos se puede llevar a obtener el mejor resultado de

este proyecto.

DATOS EXPERIMENTALES Para obtener el mejor resultado con este proyecto se deben de seguir ciertos pasos, como los siguientes:

PASO 1→ Lo primero que se debe de hacer es conseguir todos los materiales aplicando la ley de ohm y la ley de Faraday para conocer bien los valores de los componentes a utilizar, sabiendo los valores de cada componente se van a utilizar:

-9 Diodos leds de alta luminosidad

-9 Resistencias

-1 Diodo de Silicio

- Placa de Cobre

- Estaño

- Ácido Muriático

- Agua Oxigenada

- Acrílico (para hacer el chasis)

-2 Tornillos

- Tuercas y Arandelas

PASO 2 → Seguidamente con los materiales a utilizar se empezara a colocar cada componente en orden como lo pide el diagrama, en este caso primero se colocara el diodo luego los diodos leds con las resistencias en paralelo en la protoboard.

PASO 3→ Luego de poner los componentes correctamente se prueba el circuito para saber si el voltaje pasa por todos los componentes.

Primera prueba de conectar los leds y las resistencias a 120V

*Como se puede observar en la imagen, la primera vez que lo conecte a 120V la resistencia no fue la adecuada y se quemaron y esto hacia que a algunos leds no les llegara bien el voltaje o se quemaban.

Segunda prueba de conectar los leds y las resistencias a 120V

*Como se puede apreciar en la imagen, esta fue la segunda vez en que se probo conectar el circuito con resistencias de mayor valor ya que las utilizadas por primera vez no funcionaron, estas resistencias nuevas lograron pasar el voltaje y que cada led prendiera.

PASO 4→ Seguidamente si se sabe que el circuito esta bien y que ningún led o resistencia se ha quemado para cambiarlo se puede montar en placa de cobre, donde como primer paso se realiza un diagrama para conocer el tamaño, la distribución de los componentes y el tamaño de los componentes esto en el caso de los leds que las patillas no se pueden abrir mucho ya que se pueden dañar.

PASO 5→ Luego de ya tener el diagrama con sus respectivas observaciones, se puede dibujar en la placa de cobre la cual se necesita un pequeño trozo de 10 cm de largo por 5 cm de ancho. Para dibujar el impreso del circuito se necesita un marcador permanente esto por que a la hora de ponerlo en la mezcla el marcador protege de que el cobre que se necesita para las pistas no se borre y quede impreso en la placa.

PASO 6→ Con el diagrama ya en la placa de cobre se necesita una mezcla que quemara el cobre dejando solo las pistas del diagrama a necesitar ( lo que se dibuja con el marcador), para la mezcla se necesita Ácido Muriático y Agua Oxigenada la medida de estos es la tapa de los recipientes de cada uno, donde se van a utilizar dos tapas de Ácido y una de Agua Oxigenada, se pone la placa en la mezcla ( esta mezcla se debe de poner en un recipiente).

Primero se debe limpiar la placa, luego se muestra como el marcador permanente protege el cobre de la mezcla y por último se muestra como queda la placa ya quemada y limpia.

PASO 7→ Luego de unos 15 a 20 minutos la placa estará quemada y se debe de retirar ya que si esto no se hace se puede llegar a borrar el impreso que necesitamos. Luego de eso a las donas de donde van los componentes se les hace hueco con el taladro y una broca pequeña. Ya con los huecos se les aplicara una ''mano'' de estaño que protege las pistas de oxidarse.

PASO 8→Seguidamente de tener las pistas con la ''mano'' de estaño, se pueden ir montando los componentes a como estaban montados en la protoboard esto para no perder el orden, se aplica estaño con el cautín para que los componentes queden pegados y no se despeguen de la placa o de las pistas.

DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS→Como resultado pude obtener lo siguiente:

•Los componentes se colocaron de una buena manera y al principio no funcionaron algunos ya que la resistencia no era la adecuada, entonces hizo que se quemaran y expulsaran humo.

•Luego de probar como segunda vez y con resistencias de distinto valor los leds encendieron y no se quemaron.

•Con la mezcla de Ácido Muriático y Agua Oxigenada pude observar como se iba quemando en la placa el cobre que no estaba pintado con el marcador permanente y como el cobre que se quemaba iba cambiando de color hasta solo llegar a quedar la placa.

•Al pasar la ''mano'' de estaño sobre las pistas para proteger pude observar que si el estaño se sale de la pista no se va quedar pegado solo en los lugares que tiene cobre.

• Como ultimo logre realizar el proyecto y montarlo en placa con chasis.

CONCLUSIONES

→Como resultado final se puede comprobar que sin la Ley de Ohm o sin la Ley de Faraday no se puede llegar a saber los valores de las Resistencias a Utilizar y se pueden llegar a quemar como la primera vez que probé el circuito en la protoboard.

→La segunda vez que comprobé el circuito con las resistencias de otro valor ninguna expulso humo ni se quemo, funciono bien el circuito y todo lo demás también.

→Si el circuito se conecta a menor voltaje no funciona correctamente.

→Se puede comprobar que aunque sea un solo diodo y que vaya conectado a nueve led si funcionara ya que el diodo solo permite que la carga vaya hacia un solo sentido y en el diagrama va conectado en negativo.

BIBLIOGRÁFIAhttp://unicrom.com/Tut_diodo_led.asp

http://es.wikipedia.org/wiki/Resistor

http://es.wikipedia.org/wiki/Diodo

http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alterna

http://ordenador.wingwit.com/Hardware/ram-cards-motherboards/60672.html#.VT7eltJ_Oko

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_clorh%C3%ADdrico

http://es.wikipedia.org/wiki/Per%C3%B3xido_de_hidr%C3%B3geno

http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura_blanda