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CUBO DE LEDS 3X3X3

CONTENIDO

Página

1. Glosario ……………………………………………………………….....6 2. Resumen ………………………………………….….……………….....8 3. Introducción …………………………………………………………......9

4. Objetivos ………………………………………………….…………....10 4.1 Objetivo General ……………………………………..................10 4.2 Objetivos Específicos …………………………..……................10

5. Cubo De Leds ……………………………………………..................11 5.1 Materiales ………………………………………….....................12

6. Leds…………………………………………………………………......12 6.1. Características……………………………………….............13 6.2. Ventajas y Desventajas……………………………………...13 6.2.1. Ventajas…………………………………………………......13 6.2.3. Desventajas………………………………………………....14 6.3. Tipos de leds………………………………………………….15

7. Resistencias…………………………………………………………....18 7.1. Tipo de resistencias…………………………………………...18 7.1.2. Resistencias Fijas…………………………………………...19 7.1.3. Resistencias Variables……………………………………...20 7.2. Código de colores……………………………………………...21 7.2.1. Cómo leer el valor de una resistencia……………............22 7.3. Cómo calcular la resistencia adecuada para un led………23

8. Microcontrolador…………………………………………………….....24 8.1. Familias de Microcontroladores…………………………….......25 8.2. PIC 16F628A……………………………………………………...26 8.2.1.Diagrama de los pines…………..…………………………..….27 8.2.2. Características……………………………………………….....28 8.2.3. Tipos de memoria del PIC………………………………….....28 8.2.5. Cuidados con el PIC……………………………………………29 8.2.6. Cómo programar el PIC…………………………………….....29

9. Quemador de PIC……………………………………………………...31 10. Capacitores……………………………………………….………........33

10.1. Código de Capacitores…………………………………….......33 10.2. Usos………………………………………………………….......34

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10.3. Tipos de Capacitores…………………………………………...34 10.3.1. Capacitores fijos………………………………….…....34

11. Regulador de voltaje…………………………………………………..37 11.1. Regulador de voltaje 7805…………………………………….37

12. Procedimiento paso a paso…………………………………………..38 13. Conclusiones……………………………………………………………48 14. Bibliografía……………………………………………………………....49

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1. GLOSARIO

AMPERIO es la unidad de intensidad de corriente eléctrica. Forma parte de las unidades básicas en el Sistema Internacional de Unidades y fue nombrado en honor al matemático y físico francés André-Marie Ampère. El amperio es la intensidad de una corriente constante. ANODO es un electrodo en el que se produce una reacción de oxidación, mediante la cual un material, al perder electrones, incrementa su estado de oxidación. Su vinculación al polo positivo del correspondiente generador implica tránsito de la corriente eléctrica por el circuito exterior desde el polo positivo hasta el negativo; es decir, transportada por cargas positivas. CAPACITOR es un pasivo de dos terminales componente eléctrico utilizado para almacenar la energía en un campo eléctrico. Las formas de condensadores prácticas varían ampliamente, pero todos contienen al menos dos conductores eléctricos separados por un dieléctrico (aislante) CATODO es un electrodo en el que se genera una reacción de reducción, mediante la cual un material reduce su estado de oxidación al aportarle electrones. Su vinculación al polo negativo del correspondiente generador implica suposición de que la corriente eléctrica marcha por el circuito exterior desde el polo positivo hasta el negativo; es decir, transportada por cargas positivas, lo cual es convención usual. CAUTIN es una herramienta eléctrica muy sencilla que posee un conjunto de elementos que al estar correctamente conectados van a generar en una barra de metal el calor suficiente para poder derretir los distintos metales (estaño, oro, etc.) utilizados para las soldaduras de los circuitos eléctricos y electrónicos. CIRCUITO EN PARALELO cada receptor conectado a la fuente de alimentación lo está de forma independiente al resto; cada uno tiene su propia línea, aunque parte de esa línea es común a todas. CIRCUITO EN SERIE los receptores están instalados uno a uno a continuación de otro en la línea eléctrica, de tal forma que la corriente

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atraviesa el primero de ellos será la misma que atraviesa el primero de ellos será la misma que la que atraviesa el último CORRIENTE es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de los electrones en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. DIODO un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido. Este término generalmente se usa para referirse al diodo semiconductor, LED se refiere a un componente optoelectrónico pasivo, más concretamente, un diodo que emite luz. MCD (milicandela) es la unidad de medida utilizada para describir la intensidad luminosa, en una dirección dada del LED MICROCONTROLADOR es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su memoria. Está compuesto de varios bloques funcionales, los cuales cumplen una tarea específica. Un microcontrolador incluye en su interior las tres principales unidades funcionales de una computadora: unidad central de procesamiento, memoria y periféricos de entrada/salida. REGULADOR DE VOLTAJE Es un dispositivo que tiene varios enchufes, se encarga de proteger contra altas y bajas de voltaje; lo que el regulador hace es estabilizar la electricidad a un nivel promedio constante para que no provoque daños en los equipos. RESISTOR Se denomina resistor o bien resistencia al componente electrónico diseñado para introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito. VOLTAJE el voltaje es la fuerza con que son impulsados los electrones a través de los cables de la red eléctrica.

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2. RESUMEN

“Construir un cubo con encendido aleatorio de leds en 3x3x3 cuyo cerebro sea un microcontrolador” es el objetivo propuesto de aquí en adelante. Siguiendo paso a paso el proceso lograremos un cubo uniforme, cuidando sigilosamente cada conexión, desde los 3 pisos del cubo con sus respectivas resistencias para finalizar todas las conexiones a los pines del microcontrolador, previamente codificada con “Micro Code Studio” descargado desde softonic en software libre. Palabras clave: Microcontrolador, leds, resistencias, soldadura

3. INTRODUCCION

El presente trabajo contiene los conocimientos básicos y las ayudas necesarias para realizar un trabajo de electrónica; con conocimientos de soldadura y lenguaje de programación, además de la presencia de los materiales a utilizar (resistencias, un microcontrolador, leds, regulador de voltaje, capacitores, etc) en mano estamos preparados para comenzar el proyecto. El proyecto consta de unos leds soldados paralelamente formando una matriz 3x3, para formar el cubo debemos hacer tres pisos los cuales uniremos con precaución, para que se cumpla el objetivo del proyecto el circuito esta alimentado por una fuente de 12 voltios.

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4. OBJETIVOS

4.1 OBJETIVO GENERAL

Este proyecto se realizará con el fin de obtener nuevos conocimientos de electrónica y presentarlo como proyecto final de Electrónica I.

4.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

Hacer uso de los conocimientos básicos de electrónica, para hacer un buen proyecto final.

Comprender los cuidados que se deben tener con diferentes elementos eléctricos.

Adquirir nuevos conocimientos electrónicos, y desarrollar nuevas capacidades intelectuales y motrices.

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5. CUBO DE LED’S

Basados en un tutorial de YouTube (http://www.proyectosled.com.ar/2012/05/tutorial‐cubo‐leds‐rgb‐muy‐facil‐de.html), donde construyen un cubo de led rgb, realizaremos algunas modificaciones para hacer un cubo utilizando microcontrolador

Un cubo de led’s puede estar formado por matrices de led’s de 2x2, 3x3, 4x4, 5x5, etc.

Pero a continuación veremos cómo realizar un cubo con una matriz 3x3, es decir empleando 27 led’s; se requieren conocimientos básicos de electrónica para realizar este proyecto

5.1 MATERIALES

27 led’s difusos del color que los prefieran 9 resistencias de 330 ohms Microcontrolador PIC 16F628A Un quemador de microcontrolador Un capacitor cerámico de 100 nf Un capacitor electrolítico de 100 µF/ 16V Un regulador de voltaje 7805 Base para circuito integrado de 18 pines Un interruptor

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Una base para armar la matriz de los leds (icopor, plastilina, madera) Cable utp #5 Cautín Soldadura

Antes de explicar el proceso de construcción, a continuación les daré un significado, características, gráficas y hoja de producto de cada uno de los componentes nombrados para tener más claridad con que materiales vamos a trabajar e informar mejor a quienes tienen poco conocimiento en el ámbito de la electrónica.

6. LEDS

La palabra española “led” proviene del acrónimo inglés LED (Light-Emitting Diode: “diodo emisor de luz”).

Los leds se usan como indicadores en muchos dispositivos y en iluminación. Los primeros leds emitían luz roja de baja intensidad, pero los dispositivos actuales emiten luz de alto brillo en el espectro infrarrojo, visible y ultravioleta.

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Debido a sus altas frecuencias de operación son también útiles en tecnologías avanzadas de comunicaciones. Los leds infrarrojos también se usan en unidades de control remoto de muchos productos comerciales incluyendo televisores e infinidad de aplicaciones de hogar y consumo doméstico.

Los LED son muy llamativos y de muy bajo consumo de energía en comparación con la bombilla, mientras una bombilla puede consumir 100watts hora, el LED consume 92% menos, además pueden durar hasta 20 años lo que los hace realmente sorprendentes.

6.1 CARACTERÍSTICAS

Formas de determinar la polaridad de un LED

Existen tres formas principales de conocer la polaridad de un led:

1. La pata más larga siempre va a ser el ánodo. 2. En el lado del cátodo, la base del led tiene un borde plano. 3. Dentro del led, la plaqueta indica el ánodo. Se puede reconocer porque

es más pequeña que el yunque, que indica el cátodo

6.2 VENTAJAS Y DESVENTAJAS

6.2.1 VENTAJAS

Los leds presentan muchas ventajas sobre las fuentes de luz incandescente y fluorescente, principalmente por el bajo consumo de energía, mayor tiempo de vida, tamaño reducido, durabilidad, resistencia a las vibraciones, reducen la emisión de calor, no contienen mercurio (el cual al exponerse en el medio

Cátodo

Ánodo

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ambiente es altamente venenoso), en comparación con la tecnología fluorescente, no crean campos magnéticos altos como la tecnología de inducción magnética, con los cuales se crea mayor radiación residual hacia el ser humano; cuentan con mejor índice de producción cromática que otros tipos de luminarias, reducen ruidos en las líneas eléctricas, son especiales para utilizarse con sistemas fotovoltaicos (paneles solares) en comparación con cualquier otra tecnología actual; no les afecta el encendido intermitente y esto no reduce su vida promedio, son especiales para sistemas anti explosión ya que cuentan con un material resistente, y en la mayoría de los colores cuentan con un alto nivel de fiabilidad y duración.

Tiempo de encendido Los leds tienen la ventaja de poseer un tiempo de encendido muy corto (aproximadamente en un cuarto de segundo) en comparación con las luminarias de alta potencia como lo son las luminarias de alta intensidad de vapor de sodio, aditivos metálicos, halogenuro o halogenadas y demás sistemas con tecnología incandescente.

Variedad de colores La excelente variedad de colores que producen los ledes ha permitido el desarrollo de nuevas pantallas electrónicas de textos monocromáticos, bicolores, tricolores y RGB (pantallas a todo color) con la habilidad de reproducción de vídeo para fines publicitarios, informativos o tipo indicadores.

6.2.2 DESVENTAJAS

Según un estudio reciente parece ser que los leds que emiten una frecuencia de luz muy azul, pueden ser dañinos para la vista y provocar contaminación lumínica. Los leds con la potencia suficiente para la iluminación de interiores son relativamente caros y requieren una corriente eléctrica más precisa, por su sistema electrónico para funcionar con voltaje alterno, y requieren de disipadores de calor cada vez más eficientes en comparación con las bombillas fluorescentes de potencia equiparable.

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Su mayor enemigo son las altas temperaturas, a partir de 65º la mayoría de los LED se estropean. No solo debemos vigilar el LED si no la electrónica que lleva asociada, que suele romperse antes que el LED.

6.3 TIPOS DE LED

ULTRALUMÍNICOS O “DE ALTA LUMINOSIDAD” Se caracterizan porque su encapsulado es transparente (o levemente tintado). Además emiten mucha más luz, por lo que se usan para señalización en ambientes muy iluminados (donde los estándar apenas se harían notar). Sus aplicaciones se amplían hacia el campo de la iluminación y la estética. Se los puede encontrar en varias formas y tamaños. Es habitual encontrarlos con forma cilíndrica, abovedada, en tamaños de 3 y 5 mm. La gama de colores es más amplia, incorporando los azules, rojos, amarillos, anaranjados y verdes (con varias tonalidades según los fabricantes) y el blanco. En los últimos años están comenzando a aparecer nuevas variantes de leds ultralumínicos, con mayores tamaños, de hasta 10 mm de diámetro. Con encapsulados que evitan los terminales para soldar, en favor de conexiones a rosca o bayoneta, sus usos abarcan desde linternas a pilotos para bicicletas.

AGRUPADOS En cuanto a las agrupaciones de led, decir que son led colocados juntos dentro del mismo encapsulado. Uno de los terminales es común para todos los leds que componen el grupo, mientras que habrá otro terminal para cada uno de los led.

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Led dobles o bicoloreado: Frecuentemente en colores rojo y verde. En

esencia son dos led dentro del mismo encapsulado. Tienen tres terminales: uno central, que es el negativo, y dos laterales, que son los positivos, para cada uno de los led.

Matrices: Son las típicas barras de led, aunque también hay matrices de

puntos para componer paneles. Dentro de este grupo encontramos los típicos displays de 7 segmentos.

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EXISTEN OTROS TIPOS DE LEDS PERO AHORA NOS ENFOCAREMOS EN EL “LED DIFUSO” QUE SON LOS QUE USAREMOS EN EL EXPERIMENTO.

LED DIFUSO O ESTANDAR

Son los led clásicos de toda la vida. Tienen forma cilíndrica, abovedada y se presentan en tamaños de 3 y 5 mm de diámetro. Se caracterizan por tener el encapsulado teñido del mismo color que la luz que emiten. Es frecuente encontrarlos en color rojo, amarillo y verde. Además pueden encontrarse con formas variadas (rectangular, triangular, de punto…) para adaptarlos a diferentes necesidades. Se usan principalmente como señalizadores para indicar el funcionamiento de algún dispositivo, aunque también cumplen una función estética

Para realizar el cubo, empleamos 9 leds difusos rojos, 9 verdes y 9 amarillos

Es recomendable tener una docena de cada color, por si se nos quema o daña alguno tener repuestos.

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LED ROJO Intensidad Luminosa: 1700 – 3500 mcd Longitud de Onda: 618 ~ 630 nm Voltaje: 1.8 ~ 2.4 v. Potencia: 150mW - 20mA LED VERDE Intensidad Luminosa: 4000 - 7000mcd

Longitud de Onda: 514 ~ 520nm Voltaje: 2.8 ~ 4.0 V Potencia: 120mW - 20mA LED AMARILLO Intensidad Luminosa: 1700 - 3500mcd Longitud de Onda: 586 ~ 596nm Voltaje: 1.8 ~ 2.2v. Potencia: 150mW - 20mA Para tener más detalles de los leds diríjase a: http://www.casadelled.com.ar/ZZ-GY-S0001B,ZL-503RCA2.pdf para el led rojo http://www.casadelled.com.ar/ZL-504G0CA10.pdf para el led verde http://www.casadelled.com.ar/ZZ-GY-S0002B,ZL-503YCA2.pdf para el led amarillo

7. RESISTENCIAS

Se denomina resistencia o resistor (en lenguaje técnico) al componente electrónico diseñado para introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito. Esto quiere decir, generar una caída de potencial en un circuito dado. Las resistencias se utilizan en los circuitos para limitar el valor de la corriente o para fijar el valor de la tensión; en otras palabras podríamos decir que una resistencia es un elemento que se opone al paso de la corriente eléctrica y produce caída de tensión entre sus terminales.

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7.1 TIPO DE RESISTENCIAS

Las resistencias se clasifican en dos grandes grupos, las resistencias fijas y las resistencias variables, cada uno de estos grupos se divide en grupos más pequeños.

7.1.2 RESISTENCIAS FIJAS

Los resistores fijos tienen dos contactos entre los cuales existe una resistencia fija, estos se dividen en resistores de carbón y resistores metálicos

RESISTENCIAS DE CARBON Las resistencias de carbón están construidas con carbón y grafito utilizados; y a su vez se dividen en: Resistencias aglomeradas: constituidos por una mezcla de

carbón, materia aislante y resina aglomerante. Sus principales características son: * Robustez mecánica y eléctrica * Elevado nivel de ruido

Resistencias de capa de carbón: cuerpo tubular cerámico sobre el que se deposita una fina capa de carbono puro. Sus principales características son: * Bajo nivel de ruido

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RESISTENCIAS METÁLICAS Se construyen con metal, óxidos metálicos y/o aleaciones metálicas; hay tres tipos de resistencias metálicas Resistencia de capa metálica: Los resistores de capa

metálica se construyen mediante la deposición de óxidos de estaño y antimonio entre otros materiales sobre un soporte de vidrio o porcelana. Sus principales características son: * Tolerancias reducidas * Bajo coeficiente de temperatura * Muy bajo nivel de ruido Debido a estas características, este tipo de resistencias se usan en aplicaciones muy exigentes.

Resistencias de película metálica: consta de un núcleo aislante recubierto por una fina capa de metal, aleación u óxido metálico Sus principales características son: * Posibilidad de integración de redes de resistores.

Resistencias bobinadas: de uso general, de precisión o de disipación) se construyen a partir de hilos metálicos arrollados sobre un núcleo cerámico. Sus principales características son: * Inductancia parásita elevada * Muy bajo nivel de ruido

7.1.3 RESISTENCIAS VARIABLES

Las resistencias variables tienen tres contactos, dos de ellos están conectados con los extremos de la superficie resistiva y el otro está conectado a un cursor que se puede mover a lo largo de la superficie resistiva.

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7.2 CÓDIGO DE COLORES

Para caracterizar un resistor hacen falta tres valores: resistencia eléctrica, disipación máxima y precisión o tolerancia. Estos valores se indican normalmente en el encapsulado dependiendo del tipo de éste; para el tipo de encapsulado axial, el que se observa en las fotografías, dichos valores van rotulados con un código de franjas de colores.

Estos valores se indican con un conjunto de rayas de colores sobre el cuerpo del elemento. Son tres, cuatro o cinco rayas; dejando la raya de tolerancia (normalmente plateada o dorada) a la derecha, se leen de izquierda a derecha. La última raya indica la tolerancia (precisión). De las restantes, la última es el multiplicador y las otras indican las cifras significativas del valor de la resistencia.

El valor de la resistencia eléctrica se obtiene leyendo las cifras como un número de una, dos o tres cifras; se multiplica por el multiplicador y se obtiene el resultado en Ohmios (Ω). El coeficiente de temperatura únicamente se aplica en resistencias de alta precisión o tolerancia menor del 1%.

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7.2.1 COMO LEER EL VALOR DE UNA RESISTENCIA

En una resistencia tenemos generalmente 4 líneas de colores, aunque podemos encontrar algunas que contengan 5 líneas (4 de colores y 1 que indica tolerancia). Vamos a tomar como ejemplo la más general, las de 4 líneas. Leemos las primeras 3 y dejamos aparte la tolerancia que es plateada (±10%) o dorada (±5%).

La primera línea representa el dígito de las unidades. La segunda línea representa el dígito de las decenas. La tercera línea representa la potencia de 10 por la cual se multiplica el

número.

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Por ejemplo:

Basándonos en el código de colores registramos el valor de cada una de las cifras

Registramos el valor de la primera línea (Rojo): 2 Registramos el valor de la segunda línea (Violeta): 7 Registramos el valor de la tercera línea (Verde): 105 o 100000 Unimos los valores de las primeras dos líneas y multiplicamos por el valor de

la tercera

La resistencia tiene un valor de 2.700.000 Ohmios y una tolerancia de ±10%

7.3 COMO CALCULAR LA RESISTENCIA ADECUADA PARA UN LED

EJEMPLO PARA UN LED ROJO

Corriente del Led: 20mA corriente nominal

Voltaje del Led: 2.4 V

Alimentación: 12V

CAIDA DE TENSIÓN PARA CALCULAR LA RESISTENCIA

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Fórmula Caída Tensión = Alimentación – Voltaje Led Caída Tensión = 12 V – 2.4 V

LA RESISTENCIA

Fórmula

Resistencia = Caída Tensión

Corriente Led

NOTA: Hay que tener presente que la corriente del led está dada en mA (Miliamperios) y para calcular la resistencia debemos realizar una conversión para que la corriente quede expresada en Amperios. Un Amprio equivale a 1000 Miliamperios. Miliamperio significa un A cada 1000 mA.

1mA = 1 A

1000 = 0.001 20mA =

20 A1000

= 0.02

Resistencia = 9.6 V

0.02 A

Las resistencias que utilizamos en el cubo de leds son resistencias de carbón aglomeradas de 330Ω (naranja, naranja, café, dorado) para los led rojos y amarillos; para los leds verdes utilizamos resistencias de 300Ω (naranja, negro, café, dorado) para que pasara más corriente y el led se iluminara un poco más, ya que si le conectábamos las resistencias de 330Ω pasaba menos corriente y la intensidad luminosa del led era casi nula.

Caída Tensión = 9.6 V

Resistencia = 480 Ω

Resistencia utilizada para

los leds rojos y amarillos.

330 Ω y ±5% de tolerancia

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8. MICROCONTROLADOR

Un microcontrolador (abreviado μC, UC o MCU) es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su memoria. Está compuesto de varios bloques funcionales, los cuales cumplen una tarea específica. Un microcontrolador incluye en su interior las tres principales unidades funcionales de una computadora: unidad central de procesamiento, memoria y periféricos de entrada/salida.

El diagrama de un sistema microcontrolado sería algo así

Los

dispositivos de entrada pueden ser un teclado, un interruptor, un sensor, etc. Los dispositivos de salida pueden ser leds, pequeños parlantes, zumbadores, interruptores de potencia u otros dispositivos como relés, luces, en fin lo que se quiera poner como dispositivo de salida El siguiente grafico es una representación en bloques del microcontrolador, para dar una idea más clara, está adaptado tal y cual es un ordenador, con su fuente de alimentación, un circuito de reloj y el chip de microcontrolador, el cual dispone de su CPU, sus memorias, y por supuesto, sus puertos de comunicación listos para conectarse al mundo exterior.

Resistencia utilizada para

los leds verdes.

300 Ω y ±5% de tolerancia

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Memoria ROM (Memoria de sólo lectura) Memoria RAM (Memoria de acceso aleatorio) Líneas de entrada/salida (I/O) También llamados puertos Lógica de control Coordina la interacción entre los demás bloques

8.1 FAMILIAS DE MICROCONTROLADORES

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Los microcontroladores más comunes en uso son:

En la realización del cubo emplearemos un microcontrolador de la familia

16f de 8 bits.

8.2 PIC 16F628A

El PIC 16F628A es un microcontrolador de 8 bit, posee una arquitectura RISC

(del inglés Reduced Instruction Set Computer, en español Computador con

Conjunto de Instrucciones Reducidas) avanzada así como un juego reducido de

35 instrucciones. Este microcontrolador es el reemplazo del obsoleto PIC

16F84A

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8.2.1 DIAGRAMA DE LOS PINES

Como podemos ver, los pines 1, 2, 3, 4, 15, 16, 17 y 18 tienen el nombre de RAx. Esos pines conforman el puerto A, “PORTA” de ahora en más. Los pines 6 al 13 forman parte del puerto B (“PORTB”). El pin 5 es el que se conectara al negativo de la fuente de alimentación. El 14 irá conectado a 5V.

Como habrán notado, muchos de los pines tienen más de una descripción. Esto se debe a que pueden utilizarse de varias maneras diferentes, seleccionables por programa. Por ejemplo, el pin 4 sirve como parte del PORTA, como RESET y como tensión de programación (Vpp)

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8.2.2

CARACTERISTICAS

CPU de alto rendimiento RISC: Velocidades de operación de DC – 20 MHZ Capacidad de interrupción Pila de 8 niveles Modos de direccionamiento directos, indirectos y relativo

Características especiales microcontrolador:

Opciones de oscilador externo e interno: precisión de fábrica del oscilador interno de 4 MHz calibrada a ±1%.

Modo de ahorro de energía en modo sueño. Temporizador Watchdog con oscilador independiente para un

funcionamiento fiable. Protección de código programable Amplio rango de tensión Alta durabilidad de la memoria Flash 40 años de retención de datos

De baja potencia

Corriente en espera: 100 nA / 2.0 V Corriente de funcionamiento: 12 µA / 32kHz / 2.0 V Temporizador watchdog: 1 µA / 2.0 V Doble velocidad del oscilador interno: entre 4 MHz y de 48kHz

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8.2.3 TIPOS DE MEMORIA DEL PIC

MEMORIA FLASH Esta memoria es de tipo no volátil, en esta memoria ira el programa que el usuario realice. El PIC 16F628A tiene una capacidad de 2084 palabras esto se podría atribuir a 2084 líneas de código.

MEMORIA RAM Esta memoria sirve para guardar datos y variables, esta memoria es de tipo volátil, es decir, perderá la información cuando desaparezca la alimentación. La memoria RAM que posee el microcontrolador es de 224 bytes.

MEMORIA EEPROM Es una memoria de tipo no volátil de poca capacidad, sirve para guardar datos, aun cuando deje de recibir alimentación la información no se perderá. La memoria EEPROM que posee la PIC es de 128 bytes.

8.2.4 CUIDADOS CON EL PIC

Tener especial cuidado al soldar los pines del PIC para que no queden haciendo contacto entre ellas.

No doblar los pines.

Ubicar bien los puertos de entrada y de salida antes de soldar los pines. Al alimentarlos utilizar fuentes muy estables y colocar reguladores de

voltaje, con capacitores, para que el voltaje no se mueva ni se filtren ruidos.

No dejar que se caliente el PIC, utilizar resistores limitadores de las entradas y salidas para q no circule más del amperaje indicado.

8.2.5 CÓMO PROGRAMAR EL PIC

Un PIC (Programable Integrated Circuit), programable quiere decir que se puede planificar la manera cómo va a funcionar, que se puede adaptar a nuestras necesidades, es capaz de modificar su comportamiento en función de una serie de instrucciones que es posible comunicarle mediante cuatro pasos:

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Editar Editar es escribir el programa, es hacer una lista de instrucciones en un lenguaje que nos permita indicarle al PIC lo que deseamos que haga. Existen varios lenguajes como: Ensamblador, Basic, C, etc. Todos ellos pretenden acercarse a nuestra manera de pensar y de hablar. Sin embargo los PIC no conocen más que unos y ceros. Por eso es necesario el siguiente paso.

Compilar Compilar es traducir el programa al lenguaje de máquina que si“entiende” el PIC. Para realizar esta traducción hacemos uso de un software que transforma el “Programa Fuente”, aquel que editamos en el paso 1 en otro que si podemos comunicarle al PIC.

Nota: Para editar y compilar podemos hacer uso de diferentes programas, como “Micro Code Studio”, “MPLAB”.

Las líneas de código de nuestro cubo están editadas y compiladas en Micro Code Studio, Lenguaje Basic

Enlace de descarga Micro Code Studio:

http://microcode-studio.waxoo.com/

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Enlace de descarga del código: http://www.mediafire.com/download/nbe3jwmdtecn283/Cubo+de+led%27s.hex

Quemar el PIC En este paso se grava el programa en el PIC. Mediante una tarjeta electrónica y un poco software se pasa el programa compilado del PC al PIC. Son solamente unos cuantos Cliks y listo. Es necesario hacer una aclaración en este momento, frecuentemente le llamamos Programador de PIC a la tarjeta electrónica que transfiere el programa compilado de la PC al PIC; está bien mientras entendamos que este aparato no va a pensar por nosotros y que es incapaz de programar instrucciones por sí mismo.

Probar el programa Bueno en este paso se trata de verificar el funcionamiento del programa. Se trata de comprobar que el PIC si se comporta como lo programamos. Si todo salió bien, pues fantástico y si no comenzamos de nuevo en Editar

Véase el datasheet para obtener más información:

http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/microchip/40044b.pdf

9. QUEMADOR DE PIC

Para pasar el programa del PC al PIC necesitamos de un quemador de

Microcontrolador, es decir un dispositivo que conecte el PC con el PIC y queme

Editar Compilar

Quemar el PIC

Probar

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toda la información en él; para esto es necesario que el código este en un archivo

Hexadecimal para que el PIC lo “entienda”.

Muchos de los clásicos programadores de pic y memorias eeprom realizan su comunicación con la pc, a través del puerto serie, o algunos por el puerto paralelo, son circuitos muy sencillos de unos pocos componentes, pero hay un problema y es que cada vez se hace más difícil conseguir algunos de estos puertos en un pc, más difícil o imposible en una portátil sumado a los problemas que se pueden tener al necesitar fuente externas o que las tensiones del puerto serie no sean correctas para la programación. Es por esto que surge la necesidad de tener un programador usb. Un clásico entre los programadores usb es el PICKIT 2, y más aún los clones de este. Muy famosos por ser de Microchip, y por encontrarse a disposición de cualquier tanto el circuito esquemático como el como el código fuente del firmware. Lo que posibilita que muchos usuarios realicen modificaciones y puedan crear su propio programador. El PICKIT 2 es reconocido como un dispositivo HID, por lo que no es necesario drivers extras, los sistemas operativos modernos cuentan ya con los driver necesarios. Se puede usar tanto en LInux, Mac como Windows. En la página de Microchip se encuentran programas específicos como ser la interfaz de programación, analizador lógico, además con los IDE MPLAB X y MPLAB se lo pude utilizar como debugger

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Este quemador fue el que empleamos para quemar el programa en el PIC

10. CAPACITORES

Es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico. Está formado por un par de superficies conductoras, generalmente en forma de láminas o placas, en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra) separadas por un material dieléctrico o por el vacío. Las placas, sometidas a una diferencia de potencial, adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra, siendo nula la variación de carga total.

10.1 CÓDIGO DE CAPACITORES

La unidad de capacidad es el FARADIO. El faradio es una unidad tan sumamente grande que no resulta en absoluto práctica.

Los submúltiplos del Faradio son:

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El microfaradio (m F) = 0,000001 F. (10-6 F ) El nanofaradio (nF) = 0,000000001 F. (10-9 F) El picofaradio (pF) = 0,000000000001 F. (10-12 F)

Cuando se da la capacidad en "K", no quiere decir Kilofaradio, sino Kilopicofaradio (1000 picofaradios); y como 1000 picofaradios es igual a 1 nanofaradio, cuando alguien nos dice que un capacitor tiene 4K7, nos está diciendo que tiene 4,7 Kilopicofaradio, que es lo mismo que decir 4,7 nanofaradio.

Lo capacitores dan el valor en pf (pico faradio), los dos primeros dígitos de la izquierda definen el valor y el ultimo la cantidad de ceros.

EJEMPLO: Para un código 104: 10 = 10 y 4 = 0000 por lo tanto el valor final es 100000 pf, luego hacemos un pasaje de unidades y dividiendo por mil queda 100 nf. Normalmente los capacitores de cerámico, multicapa vienen con este código, mientras que los electrolíticos tienen el valor con su unidad directamente además de la tensión de trabajo.

10.2 USOS

Los capacitores suelen usarse para:

Baterías, por su cualidad de almacenar energía. Memorias, por la misma cualidad.

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Filtros. Adaptación de impedancias, haciéndolas resonar a una frecuencia dada

con otros componentes. El flash de las cámaras fotográficas. Tubos fluorescentes. Mantener corriente en el circuito y evitar caídas de tensión.

10.3 TIPOS DE CAPACITORES

10.3.1 CAPACITORES FIJOS

Estos capacitores tienen una capacidad fija determinada por el fabricante y su valor no se puede modificar. Sus características dependen principalmente del tipo de dieléctrico utilizado, de tal forma que los nombres de los diversos tipos se corresponden con los nombres del dieléctrico usado.

De esta forma podemos distinguir los siguientes tipos:

Cerámicos. Plástico. Mica. Electrolíticos. De doble capa eléctrica.

Nos enfocaremos en los capacitores cerámicos y electrolíticos que utilizamos en la elaboración del cubo

CAPACITORES CERÁMICOS DE LENTEJA

El dieléctrico utilizado por estos capacitores es la cerámica, siendo el material más utilizado el dióxido de titanio. Este material confiere al capacitor grandes inestabilidades por lo que en base al material se pueden diferenciar dos grupos:

Grupo I: caracterizados por una alta estabilidad, con un coeficiente de temperatura bien definido y casi constante. Grupo II: su coeficiente de temperatura no está prácticamente definido y además de presentar características no lineales, su capacidad varía considerablemente con la temperatura, la tensión y el tiempo de funcionamiento. Las altas constantes dieléctricas características de las cerámicas permiten amplias posibilidades de diseño mecánico y eléctrico.

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Las especificaciones de estos Capacitores son aproximadamente las siguientes:

Capacitancias en la gama de 0,5 pF hasta 470 nF Tensión de trabajo desde 3 V. a 15.000 Volts o más. Tolerancia entre 1% y 5% Relativamente chicos en relación a la Capacitancia. Amplia banda de tensiones de trabajo. Son adecuados para trabajar en circuitos de alta frecuencia. Banda de tolerancia buena para aplicaciones que exigen precisión.

Véase el datasheet para obtener más información de capacitores cerámicos http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/kemet/C0805C100C1GAC.pdf

CAPACITORES ELECTROLITICOS

En estos capacitores una de las armaduras es de metal mientras que la otra está constituida por un conductor iónico o electrolito. Presentan unos altos valores capacitivos en relación al tamaño y en la mayoría de los casos son polarizados.

Podemos distinguir dos tipos:

Electrolíticos de aluminio: la armadura metálica es de aluminio y el electrolito de tetraborato armónico.

Electrolíticos de tántalo: el dieléctrico está constituido por óxido de tántalo y nos encontramos con mayores valores capacitivos que los anteriores para un mismo tamaño. Por otra parte las tensiones nominales que soportan son menores que los de aluminio y su costo es algo más elevado.

Las principales características de los capacitores electrolíticos son:

Capacitancia en la gama de 1uF a 220.000 uF. Tensiones de trabajo entre 2 y 1.000 V. Tolerancia entre –20% y +50%, generalmente.

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La corriente de fuga es relativamente alta o sea que la aislamiento no es excelente.

Son polarizados, se debe respetar la polaridad. La capacidad aumenta a medida que el capacitor envejece. Tienen una duración limitada. La Capacitancia varía ligeramente con la tensión. Los capacitores electrolíticos no se usan en circuitos de alta

frecuencia, se usan en circuitos de baja frecuencia, uso general y corriente continua.

Capacitor electrolítico: Tiene polaridad, normalmente se marca el negativo con el signo - . El terminal negativo es el de menor longitud.

Hay que

asegurarse de no conectar el capacitor entre dos puntos del circuito cuya tensión supere la máxima que soporta el capacitor.

Véase el datasheet para obtener más información de capacitores electrolíticos http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/vishay/ekb.pdf

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11. REGULADOR DE VOLTAJE

Es un dispositivo electrónico diseñado para mantener un nivel de voltaje constante.

Los reguladores electrónicos de tensión se encuentran en dispositivos como las fuentes de alimentación de los computadores, donde estabilizan los voltajes DC usados por el procesador y otros elementos. En los alternadores de los automóviles y en las plantas generadoras, los reguladores de voltaje controlan la salida de la planta. En un sistema de distribución de energía eléctrica, los reguladores de voltaje pueden instalarse en una subestación o junto con las líneas de distribución de forma que todos los consumidores reciban un voltaje constante independientemente de que tanta potencia exista en la línea.

Para la elaboración del cubo utilizamos un regulador de voltaje 7805.

11.1 REGULADOR DE VOLTAJE 7805

78xx es la denominación de una popular familia de reguladores de tensión positiva. Es un componente común en muchas fuentes de alimentación. Tienen tres terminales (voltaje de entrada, masa y voltaje de salida) y especificaciones similares que sólo difieren en la tensión de salida suministrada o en la intensidad. La intensidad máxima depende del código intercalado tras los dos primeros dígitos.

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El 7805 entrega 5V de corriente continua. El encapsulado en el que usualmente se lo utiliza es el TO220, aunque también se lo encuentra en encapsulados pequeños de montaje superficial y en encapsulados grandes y metálicos (TO3).

La tensión de alimentación debe ser un poco más de 2 voltios superior a la tensión que entrega el regulador y menor a 35 volts. Usualmente, el modelo estándar (TO220) soporta corrientes de hasta 1 A aunque hay diversos modelos en el mercado con corrientes que van desde los 0,1A. El dispositivo posee como protección un limitador de corriente por cortocircuito, y además, otro limitador por temperatura que puede reducir el nivel de corriente. Estos integrados son fabricados por numerosas compañías, entre las que se encuentran National Semiconductor, Fairchild Semiconductor y ST Microelectrónics.

El ejemplar más conocido de esta serie de reguladores es el 7805, que provee 5V, lo que lo hace sumamente útil para alimentar dispositivos TTL.

Para obtener más información sobre el Regulador visite

http://www.datasheetcatalog.org/datasheets/228/390068_DS.pdf para ver el Datasheet

12. PROCEDIMIENTO PASO A PASO

Ya que tenemos conocimiento sobre todos los materiales que emplearemos en la construcción del cubo paso a paso

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Entender y comprender el gráfico

Ese es el gráfico que seguiremos para armar nuestro cubo de leds, ahí vemos como están conectados todos los leds, las resistencias, el PIC, los condensadores y el switch.

Conseguir todos los materiales. Los materiales se pueden conseguir en cualquier tienda de electrónica. Recomendación: a la hora de comprar los materiales, sería bueno tener materiales de repuesto, en caso de dañar alguno de los instrumentos. Se necesitan 27 leds, se pueden comprar de diferentes colores o de un solo color como prefieran. Es recomendable comprar 12 leds de cada color para tener repuesto por si alguno falla o se nos quema. Lo mismo deberíamos hacer con los condensadores y las resistencias, el caso no es tener que parar en la construcción del cubo por falta de materiales.

Ya estamos listos para armar nuestro cubo

1. En una hoja de papel hacemos una cuadricula que nos servirá de guía para perforar la base donde pondremos los leds para soldarlos y trabajarlos con

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mucha más facilidad. Se deja una distancia de 2.5 cm entre agujero y agujero.

2. Identificamos el ánodo y el cátodo del led, para conectarlos en paralelo, es decir

el ánodo (pata más larga) va conectado con el ánodo del otro led, y el cátodo (pata más corta) se conecta con el cátodo del otro led. Hay que tener mucho cuidado para que al soldar los cátodos y los ánodos no queden haciendo contacto entre sí, ya que estaríamos haciendo un corto circuito.

ICOPOR

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Repetimos el proceso 3 veces para hacer los tres pisos que harán parte del cubo.

3. Después de tener los tres pisos armados, procedemos a soldar los cátodos de los tres pisos entre sí.

4. Después de tener el cubo armado lo ubicamos en la váquela para proceder a soldar las resistencias y el resto de componentes del cubo

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Seguimos el diagrama para soldar las resistencias correctamente, debemos tener presente que el piso de los led verdes lleva la resistencia de 300Ω para que se ilumine más, el resto de los pisos si lleva la resistencia de 330Ω.

Es recomendable usar cables de diferentes colores, para no confundirlos a la hora de soldar, ya que es una tarea bastante tediosa y se debe tener mucho cuidado.

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5. El siguiente paso es quemar el programa en el PIC para después conectarlo a nuestro cubo. Para quemar el PIC usamos un “Quemador PiCkit2”. Estos quemadores tienen un valor alrededor de 100.000 o 120.000 pesos. No es necesario comprarlo, basta con tener el código listo y acudir donde un eléctrico que tenga un quemador de PIC para que nos haga el favor, estos señores cobran alrededor de 5.000 o 10.000 pesos.

6. El siguiente paso es conectar el PIC, para conectarlo ubicamos el zócalo en la váquela y después ponemos el PIC sobre el zócalo, hay que tener precaución en el momento de soldar los cables con los pines del zócalo porque no pueden quedar haciendo contacto, ya que quedará haciendo corto.

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7. Ahora conectaremos el regulador de voltaje, debemos tener presente que el regulador tiene 3 paticas, hay que tener claridad donde van conectadas cada una, para eso nos basamos en el diagrama.

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8. 9. Ahora vamos a conectar los capacitores, estos van conectados en serie

con el regulador de voltaje.

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10. Cuando tengamos lista la conexión de los capacitores con el regulador del voltaje estaremos listos para conectar el interruptos y la pila que es la que alimentara todo el circuito.

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11. Ya tenemos listo nuestro proyecto, ahora solo tenemos que mover el interruptor, y nuestro cubo debe funcionar perfectamente.

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13. CONCLUSIONES

Hay que tener especial cuidado con los led, ya que si son sometidos a una corriente muy alta se quemarán muy fácilmente.

Es muy importante documentarse muy bien antes de empezar el proyecto para que en el proceso de construcción no surjan inconvenientes.

Es vital tener claro cuál es el proceso a seguir y cuál será el

resultado final para realizar un buen trabajo.

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14. BIBLIOGRAFÍA

http://www.proyectosled.com.ar/2012/05/tutorial‐cubo‐leds‐rgb‐muy‐facil‐de.html

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

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

http://www.inele.ufro.cl/bmonteci/semic/apuntes/capacitores/capacitores.htm

https://www.google.com.co/search?q=capacitores&hl=es&tbm=isch&tbo=u&source=

univ&sa=X&ei=796wUbXXIanj0QGTrIHIDA&ved=0CD8QsAQ&biw=1366&bih=624

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

https://www.google.com.co/search?hl=es&gs_rn=16&gs_ri=psy‐

ab&suggest=p&pq=capacitores&cp=4&gs_id=h&xhr=t&q=leds&bav=on.2,or.r_qf.&biw

=1366&bih=624&um=1&ie=UTF‐8&tbm=isch&source=og&sa=N&tab=wi&ei=Qd‐

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