Efecto de Las Radiaciones Electromagneticas Del Espectro Visible

UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ

PROYECTO DE INVESTIGACION

EFECTO FOTOTERMICO DE LAS RADIACIONES ELECTROMAGNETICAS DEL ESPECTRO

VISIBLE EN LOS ALUMNOS DE INGENIERIA ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES DE

LA UANCV - 2015

AUTORES:

JACK IVAN SALAZAR CHAMBI

RENZO MAMANI TICONA

BORIS HALLASI QUISPE

ASESOR:

JORGE JAVIER MENDOZA MONTOYA

JULIACA – 2015

1. PROBLEMA

1.1. IDENTIFICACION

En la actualidad no se tiene muy en cuenta el tema de las radiaciones electromagnéticas del espectro visible, y cuales con los efectos posteriores que estos tienen hacia nosotros y que pueden ser perjudiciales especialmente para la piel, ya que esta se encuentra en constante exposición.

1.2. FORMULACION

PREGUNTA GENERAL

¿Cuál es el efecto fototérmico de las radiaciones electromagnéticas del espectro visible en los alumnos de ingeniera electrónica y telecomunicaciones – 2015 de la uancv?

PREGUNTAS ESPECÍFICAS

¿Estas radiaciones generan cambios de temperatura en la piel de los alumnos de ingeniera electrónica y tel. - 2015 de la uancv?

2. OBJETIVOS Y CAMPO ESPECIFICO2.1. OBJETIVO DE LA INVESTIGACION

VARIABLES INDICADORES SUBINDICADORES INSTRUMENTOS

Efecto fototermico de las radiaciones electromagnéticas del espectro visible en los alumno de ingeniera electrónica y tel. de la uancv

DiseñoForma, color, tecnología, funcionamiento

Guía y observación

RecursosHumanos y materiales

presupuesto

MaterialMano de obraProformasFinanciamiento

funcionamientoPruebas periódicasPrueba final

Cambios de temperatura en la piel

temperatura

Variación de la temperatura con las radiaciones electromagnéticas del espectro visible

Encuesta

Guía y observación

Pruebas

2.2. CAMPO ESPECIFICO DE LA INVESTIGACION

Campo: Investigación

Área: Electronica

Línea: Radiaciones electromagnéticas del espectro visible

3. OBJETIVOS3.1. OBJETIVO GENERAL

Determinar el efecto fototermico de las radiaciones electromagnéticas del espectro visible en los alumnos de ing. Electrónica y tel. - 2015 de la uancv.

3.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS

Demostrar que las radiaciones electromagnéticas del espectro visible generan una variación de temperatura en la piel de los alumnos de ing. Electrónica y tel. - 2015 de la uancv

4. HIPOTESIS Y VARIABLES4.1. HIPOTESIS GENERAL

Las radiaciones electromagnéticas del espectro visible si tienen efectos fototermicos en los alumnos de ing. electrónica y tel. - 2015 de la uancv.

4.2. HIPOTESIS ESPECIFICAS

Las radiaciones electromagnéticas del espectro visible si generan variación de temperatura en la piel de los alumnos de ing. electrónica y tel. - 2015 de la uancv.

5. ESTADO DE ARTE

“Radiaciones electromagnéticas y salud en la investigación médica”

Tte. Cor. José Luis Pérez AlejoI; Tte. Cor. Reymundo Miranda LeyvaII

IDoctor en Ciencias. Investigador Titular. Instituto Superior de Medicina Militar "Dr. Luis Díaz Soto". La Habana, Cuba.IIEspecialista de II Grado en Medicina Tradicional y Natural. Máster en Medicina Tradicional y Natural. Instituto Superior de Medicina Militar "Dr. Luis Díaz Soto". La Habana, Cuba.

RESUMEN

Se realizó una búsqueda informativa a través de la consultoría BIOMUNDI relacionada con radiaciones electromagnéticas y afectaciones al estado de salud. El resultado de la búsqueda refleja la actualidad del tema y la importancia que se presta por los sistemas de salud a este aspecto que muchos han llamado la "epidemia del desarrollo científico-tecnológico". Se confirma en muchas investigaciones la fuerte relación entre radiaciones electromagnéticas y cáncer.

Palabras clave: Radiaciones electromagnéticas, afectaciones a la salud, cáncer, efectos biológicos.

AFECTACIONES AL ESTADO DE SALUD

Las radiaciones electromagnéticas conllevan el peligro de "efectos biológicos" que pueden desencadenar en "efectos adversos" para la salud. Es importante comprender la diferencia entre estos tipos de efectos al estresor electromagnético.

Un "efecto biológico" ocurre cuando la exposición produce un cambio en las condiciones fisiológicas detectable en un sistema biológico y un "efecto adverso" ocurre cuando el efecto biológico sobrepasa el límite normal de variabilidad fisiológica del organismo, presentando dificultad de adaptación con detrimento del estado de salud. Algunos "efectos biológicos" pueden ser inocuos, como por ejemplo, el incremento de los flujos sanguíneos en la piel, como respuesta a un ligero calentamiento del cuerpo por la radiación solar, ventajosos como la ayuda en la producción de vitamina D o adversos como el cáncer de piel.

Las radiaciones entre 30 kHz y 300 MHz y las microondas entre 300 MHz y 300 GHz, provocan vibraciones moleculares, produciendo calor; de ahí su empleo doméstico, médico, industrial; con lo cual pueden producirse quemaduras a partir de una determinada cantidad de radiación. La influencia de las radiaciones electromagnéticas sobre la salud puede ser de tres tipos:

- Efectos térmicos.

- Efectos no térmicos.

- Efectos atérmicos.

Efectos térmicos

Cuando la energía electromagnética causa un aumento mensurable de la temperatura del objeto o persona (0,1-2 oC). La absorción de radiofrecuencias y microondas en un medio material tiene aparejado calentamiento, de manera tal que la intensidad de la radiación podría provocar un incremento de la temperatura; se produce un cambio en la orientación espacial (oscilación) de las moléculas bipolares, principalmente el agua e iones. La energía electromagnética pasa a calórica y los tejidos se calientan dependiendo de:

- Densidad de las radiaciones.

- Cantidad de moléculas bipolares de los tejidos sobre todo el agua e irrigación sanguínea del órgano en cuestión.

De ahí que los órganos más afectados por radiación electromagnética son los de poca irrigación como el cristalino y humor vítreo del ojo, los órganos parenquimatosos y otros como el hígado, páncreas, ganglios linfáticos, las gónadas y órganos huecos como el estómago, vejiga y vesícula biliar.

La acción térmica se manifiesta cuando la densidad de flujo o densidad de potencia tenga valores menores de 10 mW/cm2. El calentamiento inducido por radiaciones electromagnéticas provoca respuestas fisiológicas y termorreguladores, incluyendo menor capacidad para realizar tareas físicas y psíquicas, debido al aumento de la temperatura corporal. La acción biológica

de las ondas electromagnéticas han sido clasificadas según densidades de potencia en:

- Densidad de potencia mayor de 10 mW/cm2 con predominio de efectos térmicos bien definidos.

- Densidades de potencia entre 1 y 10 mW/cm2 con efectos térmicos ligeros pero perceptibles.

- Densidades de potencia menores de 1 mW/cm2 con efectos térmicos poco probables.

Efectos no térmicos

Se producen cuando la energía de la onda es insuficiente para elevar la temperatura por encima de las fluctuaciones de temperatura normales del sistema biológico estudiado. Hay evidencias de que exposiciones prolongadas a la baja intensidad son potencialmente nocivas. Las radiaciones electromagnéticas por debajo de 1 mW/cm2 no producen calentamiento significativo, sino que induce corrientes y campos eléctricos en los tejidos, los cuales se miden en términos de densidad de corriente y cuya unidad de medida es A/m2.

Efectos atérmicos

Se produce cuando hay energía suficiente para causar un aumento de temperatura corporal, sin que se observen cambios en la temperatura debido al enfriamiento ambiental.

En el cuadro 3 se resumen los efectos biológicos generados por radiación electromagnética, en base a los niveles de frecuencias (Hertz) y las unidades de medidas para indicar la intensidad.

A pesar que existe controversia acerca de si las radiofrecuencias y las microondas afectan a la salud, estudios científicos realizados en humanos y en animales demuestran que este tipo de radiación afecta el estado de salud de las personas expuestas. A partir de 1996 con el inicio de los trabajos realizados principalmente en Europa, se describe la existencia de síntomas específicos entre trabajadores y personal militar expuestos crónicamente a las radiaciones electromagnéticas de hiperfrecuencias y se describe por primera vez el denominado "enfermedad de las radiofrecuencias", como una realidad médica asociada a la exposición. Esta se caracteriza por:

• Síndrome asténico: caracterizado por fatiga, irritabilidad, cefalea, nauseas y anorexia.

• Síndrome distónico cardiovascular: modificaciones de la frecuencia cardiaca y de la presión arterial.

• Síndrome diencefálico: somnolencia, insomnio, alteraciones sensoriales.

Además se describieron otras anomalías derivadas de la exposición, como es el

riesgo de contraer cataratas, modificaciones del electroencefalograma, aumento en la aparición de algunos tipos de cáncer como los linfomas, asociados a la exposición crónica con un aumento de hasta 2,4 veces del riesgo de tumores cerebrales. En 1996 un estudio del Gobierno Australiano indicó que a 200 m de una estación de telefonía móvil, las personas expuestas presentaban fatiga crónica, alergias, alteraciones del sueño, etcétera.

6. ELABORACION DEL MODELO TEORICO CONCEPTUAL

La Radiación Electromagnética es una herramienta fundamental en el campo de la medicina y también por estar presente en toda la sala de radiodiagnóstico.

RADIACION ELECTROMAGNETICA

Son ondas producidas por la oscilación o la aceleración de una carga eléctrica.

La radiación electromagnética puede ordenarse en un espectro que se extiende desde las ondas de frecuencia muy elevadas (longitudes de ondas pequeñas), hasta frecuencias muy bajas (longitud de ondas altas).

CLASIFICACION DE LAS REM (RADIACIONES ELECTROMAGNETICAS)

Una partícula es ionizada cuando al atravesar un medio e interaccionar con los átomos del mismo, es capaz, de arrancar, electrones de las capas más extremas de la corteza de los átomos creando iones que son más inestables y activo químicamente que el átomo neutro inicial.

RADIACIONES ULTRAVIOLETAS

Radiación electromagnética cuyas longitudes de onda van aproximadamente desde los 400 nm, el límite de la luz violeta, hasta los 15 nm, donde empiezan los rayos X. La radiación ultravioleta puede producirse artificialmente mediante lámparas de arco; la de origen natural proviene principalmente del Sol.

La radiación ultravioleta con longitudes de onda inferiores a 300 nm se emplea para esterilizar superficies porque mata a las bacterias y los virus. En los seres humanos, la exposición a radiación ultravioleta de longitudes de onda inferiores a los 310 nm puede producir quemaduras; una exposición prolongada durante varios años puede provocar cáncer de piel.

RADIACIONES INFRAROJAS

Emisión de energía en forma de ondas electromagnéticas en la zona del espectro situada inmediatamente después de la zona roja de la radiación visible. Oscila entre aproximadamente 10-6 y 10-³ metros. La radiación infrarroja puede detectarse como calor, para lo que se emplean instrumentos como el bolómetro.

Los rayos infrarrojos se utilizan para obtener imágenes de objetos lejanos ocultos por la bruma atmosférica, que dispersa la luz visible pero no la radiación infrarroja. Hay dispositivos infrarrojos que permiten ver objetos en la oscuridad. Estos instrumentos consisten básicamente en una lámpara que emite un haz de rayos infrarrojos, a veces denominados luz negra, y un telescopio que recibe la radiación reflejada por el objeto y la convierte en una imagen visible. En astronomía se utilizan los rayos infrarrojos para estudiar determinadas estrellas y nebulosas.

Tecnología LED (light emitting diode)

Un led (del acrónimo inglés LED, light-emitting diode: ‘diodo emisor de luz’; el plural aceptado por la RAE es ledes ) es uncomponente optoelectrónico pasivo y, más concretamente, un diodo que emite luz.

https://es.wikipedia.org/wiki/Luz

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

https://es.wikipedia.org/wiki/Pasividad_(electr%C3%B3nica)

https://es.wikipedia.org/wiki/Componente_electr%C3%B3nico#Clasificaci.C3.B3n

https://es.wikipedia.org/wiki/Real_Academia_Espa%C3%B1ola

https://es.wikipedia.org/wiki/Idioma_ingl%C3%A9s

Los colores que se irradian de los leds es energía en distinta longitud de onda dependiendo del color he aquí una tabla de la longitud de onda de cada color

Planteamos la fórmula de la energía en relación a la longitud de onda:

El equipo que vamos a utilizar para emitir estas radiaciones está compuesto por unos paneles de leds los cuales son de tres colores, rojo, verde, azul, los cuales su radiación de energía esta en estas ecuaciones.

Luz roja:

f= ∁λ

= 3×108

660×10−9=4.54×1014Hz

Energía de la luz roja:

E=h . f=(6.626069×10−34 )× (4.54×1014 )=3.008×10−19 J

Luz anaranjada:

f= ∁λ

= 3×108

605×10−9=4.95×1014Hz

Energía de la luz anaranjada:

E=h . f=(6.626069×10−34 )× (4.95×1014 )=3.27×10−19 J

Luz amarilla:

f= ∁λ

= 3×108

580×10−9=5,17×1014Hz

Energía de la luz amarilla:

E=h . f=(6.626069×10−34 )× (5.17×1014 )=3.42×10−19 J

Luz verde:

f= ∁λ

= 3×108

535×10−9=5.60×1014Hz

Energía de la luz verde:

E=h . f=(6.626069×10−34 )× (5.60×1014 )=3.71×10−19 J

Luz azul:

f= ∁λ

= 3×108

475×10−9=6.31×1014Hz

Energía de la luz azul:

E=h . f=(6.626069×10−34 )× (6.31×1014 )=4.18×10−19 J

Luz violeta:

f= ∁λ

= 3×108

425×10−9=7.05×1014Hz

Energía de la luz violeta:

E=h . f=(6.626069×10−34 )× (7.05×1014 )=4.67×10−19 J

Con esta tabla podemos decir que a menor longitud de onda o alta frecuencia,Se tiene mayor energía y por consecuente decimos que la energía recibida altera la temperatura corporal de la zona irradiada

color Longitud de onda Energía

rojo 620 – 700 3.008 x10−19

Anaranjado 590 – 620 3.27 x10−19

Amarillo 570 – 590 3.42 x10−19

Verde 500 – 570 3.71 x1010−19

Azul 450 – 500 4.18 x 10−19

Violeta 400 - 450 4.67 x 10−19

Como se ve en la tabla se puede ver el incremento de la energía, en cada color, siendo los principales los colores rojo, verde, azul, a utilizar. Para determinar la energía irradiada se plantea la siguiente ecuación

De= P .t

h2 . K

Donde:Dp = densidad de energíaP = potencia de los ledsH = altura al cuadradoK = constante determinada que es, 0.2256

Despejando el tiempo de irradiación:

t=De.h2 . kp

seg

Esta ecuación será la que podremos en el microcontrolador para que automáticamente, luego de insertar los valores de la ecuación para tener en tiempo estimado de radiación.

Para la etapa de disparo (envió del voltaje 220 VAC para el funcionamiento y alimentación de los leds), se implemento una etapa optoaclopada, es decir que la unión con la etapa de potencia o alto voltaje con las señales y niveles lógicos del controlador es únicamente óptica, dirigido por haces de luz que saturan un transistor, todo eso con el fin de proteger la etapa de control con la etapa de potencia puesto que una mala conexión puede dañar la etapa de control.

En el siguiente esquema que se muestra, describe un típico de control de potencia con triac. Donde la carga es conmutada mediante el triac T1,cuyo funcionamiento es similar a la de un interruptor pero controlado por la corriente que circula por su entrada G. a su vez, esta entrada es gobernada por el fototriac del MOC3041.

El esquema es el siguiente:

Calculando R1 que es para la protección del led interno del MOC3041

R1= vcc−VledIled

Teniendo en cuenta que la salida de voltaje en 1 lógico del microcontrolador es de 5Vcc y obteniendo los datos del MOC3041 de su datasheet tenemos que Voltaje del led interno del MOC3141 es de 1.3v a 1.5v con una corriente (I) de 30mA; tenemos lo siguiente:

R1=5v−1.4 v30mA

=120ohmios

La señal Vcc será suministrada por el microcontrolador según el programa correspondiente, al recibir la señal el led interno del moc emite la luz y satura al diac el cual deja cierra el circuito, luego el capacitor amortigua la corriente pico puesto que al cerrar el circuito la tensión tiene un pico elevado que puede alterar el triac, el mismo que al saturar su gate cierra el circuito y deja pasar la tensión alterna.

La siguiente etapa que vamos a explicar es la etapa de adaptación de la señal alterna para los leds puesto que ellos no dependen de su mismo en cuanto a voltajes alternos se trata, se hace uso de un circuito R o RC de potencia para que los leds puedan ser alimentados con corriente alterna.

CORRIENTE ALTERNA (AC): Se denomina corriente alterna (AC) a la corriente eléctrica donde la magnitud y el sentido varían cíclicamente, que es lo contrario a la corriente directa (DC) donde la corriente eléctrica se mantiene fija. La AC de la casa tiene una oscilación sinusoidal debido a que se consigue una transmisión más eficiente de la energía.En la siguiente figura se puede ver la gráfica del voltaje de la AC y sus fórmulas.

V ( t )=Vp sin (ωt ) ω=2πf f=1T

Vpp=Vp ¿

Vrms=Vp

√2

V(t) : voltaje instantáneo (volts) Vp : voltaje pico (volts)ω : frecuencia angular (r/s) Vp(+) : voltaje pico superior(volts)F : frecuencia (Hz) Vp(-) : voltaje pico inferior (volts)t : tiempo (s) Vpp : voltaje pico a pico (volts)T : periodo (s) π : 3.1416Vrms : voltaje eficiente (volts) √2 : 0.7071

Para hacer una conexión de la de los LEDs a la AC necesitamos un circuito para regular la corriente y la cantidad del voltaje que sobre los LEDs, evitando que se quemen. Para esto analizaremos en primer lugar un circuito R para encender 30 LEDs; 15 LEDs para el voltaje superior y 15 LEDs para el voltaje inferior.El circuito indicado es el siguiente.

Vrms=Vp

√2=220v

√2=155.5

Vr=Vrms−Vled

R=Vrms−VledIled

Pr=Vr∗Ir=Vr2

r

Prms=Vrms∗Irms=Vrms2

R

Irms=Ir=Iled=VrR

=Vrms−VledR

Donde:Vrms = Voltage eficiente (Volts) Ir = Corriente en la resistencia (Amperes)Irms = Corriente eficiente (Amperes) Vr = Voltage en la resistencia (Volts)Prms = Potencia eficiente (Watts) Pr = Potencia en la resistencia (Watts)Vled = Voltage en el LED (Vots) R = Rresistencia (Ohm)Iled = Corriente en el LED (Volts)

Vrms=155.5V

Vled=30V (15LEDs a2v c /usegunla hojade datos del LED rojo)

Iled=20mA=0.020 A

Vr=Vrms – Vled=155.5V – 30V=125.5

R=Vrms−VledIled

=155.5V−30V20mA

= 125.520mA

=6.2k ohm

Pr=Vr2

R=125.5

2V6200

=2.54W

Prms=Vrms∗Irms= 155.52V6200Ohm

=3.9W

La función de la resistencia en este circuito es simplemente limitar la corriente para evitar que se queme el LED.Debido a que la AC está en fase se puede realizar los cálculos como si fuera DC, utilizando los valores eficientes.

En el siguiente circuito se muestra un circuito RC de potencia para la alimentación de 30 LEDs que se ha propuesto inicialmente.

El circuito RC es el siguiente:

Para calcular el valor del capacitor estamos estableciendo el valor de la resistencia a 1k, y estamos utilizando el voltaje y la corriente que utiliza el LED de la hoja de datos.

Vrc=Vrms−Vled=√Vr2+Vc2

Xc= 12πfC

Z=√Rc2+Xc2

Irms=Iled=Ir=Ic=VrcZ

Irms=Vrms−Vled

√R2+X c2=√Vr2+V c2

R2+Xc2

Vc=Ic∗X cVr=I r∗R

Pr=Vr∗Ir=V r 2

R

Prms=Vrms∗Irms=Vr ms2

Z

Donde:Vrms = Voltage eficiente (Volts) Ir = Corriente en la resistencia (Amperes)Irms = Corriente eficiente (Amperes) Vr = Voltage en la resistencia (Volts)Prms = Potencia eficiente (Watts) Pr = Potencia en la resistencia (Watts)Vled = Voltage en el LED (Vots) R = Rresistencia (Ohm)Iled = Corriente en el LED (Volts) Vc = Voltage en el capacitor (Volts)Xc = Reactancia capacitiva Vrc = Voltage entre la resistencia y el capacitorC = Capacitor (Faradios) f = Frecuencia (Hertz)Ic = Corriente en el capacitor (Amp) Z = Impedancia (Ohm)

Aplicando estas fórmulas con los voltajes y datos que vamos a utilizar se tiene los siguiente cálculos.

Calculo RC para lámpara roja:

Vrms=Vp

√2=220V

√2=155.5V

Vled=30V (15LEDs a2v c /usegunla hojade datos del LED rojo)

Iled=20mA=0.020 A ¿segunlahoja dedatos ¿

Estableciendo el calor de la resistencia a 1k tenemos lo siguiente:

R=1k ohm=1000Ohm

Prms=Vrms∗Irms=3.11W

Para calcular el valor del capacitor:Despejamos Z de la fórmula:


Z= VrcIled

=Vrms−VledIled

=155.5V−30V0.020 A

=6275Ohm

Despejamos Xc de la fórmula:

Z=√R2+Xc2→Z2=R2+X c2→Z2−R2=Xc2

∴ Xc=√Z2−R2=√(6275)2−(1000)2=¿6194.80

Despejando C del a formula:

Xc= 12πfC

→2πfC= 1Xc

→C= 12πfXc

C= 12∗3.1416∗60∗6194.80

C=0.428uF≈0.33uF (capacitor comercial)

Para calcular el voltaje del capacitor

Vc=Ic∗Xc=0.020 A∗6194.80=123.8V ≈200V (Voltagecomercial)

Calculamos el voltaje en la resistencia:

Vr=Vpp−Vc−Vled

Vr=220V−123.8V−30V=66.2V

Calculamos la potencia de la resistencia:

Pr=Vr∗Ir=V r 2

R

Pr=66.22

1000=4.38W ≈5W ( potenciacomercial )

Calculo RC para lámpara verde:

Vrms=Vp

√2=220V

√2=155.5V

Vled=36V (15 LEDsa2.4 v c /u segunlahoja dedatos del LED verde)



R=1k ohm=1000Ohm


=3.11W



Z= VrcIled

=Vrms−VledIled

=155.5V−36V0.020 A

=5975Ohm


Z=√R2+X c2→Z2=R2+X c2→Z2−R2=Xc2

∴ Xc=√Z2−R2=√(5975)2−(1000)2=¿5890.72


Xc= 12πfC

→2πfC= 1Xc

→C= 12πfXc

C= 12∗3.1416∗60∗5890.72

C=0.450uF≈0.33uF (capacitor comercial)


Vc=Ic∗Xc=0.020 A∗5890.72=117.8V ≈200V (Voltagecomercial)


Vr=Vpp−Vc−Vled

Vr=220V−117.8V−36V=66.2V


Pr=Vr∗Ir=V r 2

R

Pr=66.22

1000=4.38W ≈5W ( potenciacomercial )

Calculo RC para lámpara azul:

Vrms=Vp

√2=220V

√2=155.5V

Vled=51V (15 LEDs a3.4v c /usegunla hoja dedatos del LEDazul)



R=1k ohm=1000Ohm


=3.11W



Z= VrcIled

=Vrms−VledIled

=155.5V−51V0.020 A

=5225Ohm


Z=√R2+Xc2→Z2=R2+X c2→Z2−R2=Xc2

∴ Xc=√Z2−R2=√(5225)2−(1000)2=¿5128.41


Xc= 12πfC

→2πfC= 1Xc

→C= 12πfXc

C= 12∗3.1416∗60∗5128.41

C=0.517uF≈0.47uF (capacitor comercial )


Vc=Ic∗Xc=0.020 A∗5128.41=102.5V ≈200V (Voltagecomercial )


Vr=Vpp−Vc−Vled

Vr=220V−102.5V−51V=51.5V


Pr=Vr∗Ir=V r 2

R

Pr=51.52

1000=2.6W ≈5W ( potenciacomercial)

Teniendo los resultados de los análisis tanto en circuito R y en circuito RC tenemos lo siguiente:

La Ventaja del circuito R, solamente se necesita solo la resistencia y el grupo de LEDs que se está utilizando; y la Desventaja: La resistencia tiene que ser muy grande para soportar la potencia.

La ventaja del circuito RC, Es que este circuito no necesita una resistencia de tanta potencia porque la mayoría del voltaje cae sobre el capacitor.

La función de la resistencia y el capacitor es limitar la corriente para evitar que se queme el LED.Debido a que la CA está en desfase de 90 grados entre el voltaje de la resistencia y el voltaje del capacitor los cálculos cambian un poco.

Teniendo los datos que necesitamos para la implementación de la etapa de, control, la etapa de disparo, y la etapa de potencia se puede estructurar el diagrama de bloque del funcionamiento del sistema en general, siendo el siguiente:

El diagrama de nuestro programa para la etapa de control y el esquema esta los anexos

La etapa de control aparte de mostrar los datos de la irradiación, controlara en tiempo de funcionamiento de las matrices de leds, los cuales se energizaran con voltaje alterno (voltaje de las tomas de corriente), el cual para su adaptación puesto que los leds funcionan con voltaje continuo, se tiene que hacer una etapa de disparo y etapa de potencia para así tener un eficiente funcionamiento de los leds.

Para la etapa de medición de temperatura se tiene que tener en cuenta que el sensor con el que vamos a trabajar nos da señales muy pequeñas y por ende tenemos que amplificar y adaptar esa señales y como muestrear los datos en

una pantalla lcd display, por lo cual usamos etapas de amplificación según este esquema

Tabla de comparación de los niveles de temperatura con respecto a las salidas de voltaje según su nivel de temperatura

Como se puede ver en la tabla cada valor es equivalente en 10 mV (milivoltios.), osea, que la variación de temperatura de grado en grado en la salida es de en cada 10 mV , con esto podemos hacer una regla de tres para mostrar el valor de la temperatura sensada.

Antes de hacer la conexión directa al microcontrolador se tiene que apmplificar la señal para este caso usamos un amplificador en modo no inversor con ganancia 10 porque el sensor nos da señales en milivoltios y no son muy trabajables con el microcontrolador, el planteamiento de las ecuaciones es:

Vo=(1+ RfR1 )Vi

Donde:

Vo = voltaje de salida

Rf = resistencia de referencia

Vi = voltaje de entrada

Al aplicar las resistencias que hemos utilizado la formula seria la siguiente

Vo=(1+ 270Kohm30Kohm )0.4 voltios

Suponemos que la temperatura es de 40 °C, el sensor nos dará una señal de 400 mV que equivale a 0.4 voltios. Esta señal aplicada a la etapa de amplificación con ganancia 10 nos dará una señal de 4 voltios óptimo para el ingreso a la unidad adc del microcontrolador

Etapa de amplificacion de la señal acorde con la ganancia

7. ELABORACION DEL MODELO CUANTICO

TIPO DE INVESTIGACION: EXPERIMENTAL – CORRELACIONAL

DISEÑO:

EXPERIMENTAL

TECNICAS E INSTRUMENTOS:

TECNICA:

MEDICION, OBSERVACION Y COMPARACION

INSTRUMENTO:

Equipo de emisión de radiaciones electromagnéticas del espectro visible

8. TITULO DE LA INVESTIGACION

“EFECTO FOTOTERMICO DE LAS RADIACIONES ELECTROMAGNETICAS DEL ESPECTRO VISIBLE EN LOS ALUMNOS DE INGENIERA ELECTRONICA

Y TEL. DE LA UANCV”

9. ASPECTOS ADMINISTRATIVOS9.1. CRONOGRAMA

ACTIVIDADES RESPONSABLES FECHA

Elaboración del proyectoJack Ivan Salazar ChambiRenzo Mamani TiconaJuan Boris Hallasi Quispe

ABRIL – MAYO

Aprobación del proyecto

Ejecución del proyectoJack Ivan Salazar ChambiRenzo Mamani TiconaJuan Boris Hallasi Quispe

JUNIO – JULIO

Evaluación del proyecto JULIO

Presentación e informe del proyecto

Jack Ivan Salazar ChambiRenzo Mamani TiconaJuan Boris Hallasi Quispe

JULIO

9.2. PRESUPUESTO Y FINANCIAMIENTO

PRESUPUESTO: s/. 650.00

- AUTOFINANCIAMIENTO- GRUPO DE INVESTIGADORES s/. 53.30 c/u Total s/. 160.00

10. BIBLIOGRAFIA CONSULTADA

https://es.wikipedia.org/wiki/Fototerapia

https://es.wikipedia.org/wiki/Espectro_visible

http://curiosidades.batanga.com/2011/10/02/el-espectro-visible-de-luz

http://emisorcoloresyfrecuencias.blogspot.com/p/color-longitud-de-onda-frecuencia.html

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_//cuantica/experiencias/espectro/espectro_num.html

http://divnuclear.fisica.edu.uy/libro/Que_son_las_radiaciones_ionizantes.pdf

http://curiosidades.batanga.com/2011/02/04/%C2%BFque-es-la-fisica-cuantica

http://www.cadsoftusa.com/ software de diseño

http://www.cadsoftusa.com/

http://curiosidades.batanga.com/2011/02/04/%C2%BFque-es-la-fisica-cuantica

http://divnuclear.fisica.edu.uy/libro/Que_son_las_radiaciones_ionizantes.pdf





http://curiosidades.batanga.com/2011/10/02/el-espectro-visible-de-luz

https://es.wikipedia.org/wiki/Espectro_visible

https://es.wikipedia.org/wiki/Fototerapia

http://www.labcenter.com/index.cfm simuliacion de circuitos electrónicos programados

http://www.bilbaoelectronics.com/pines-16f877a.html datos del microcontrolador 16f877a

11. ANEXOS

Microcontrolador pic 16f877a en cual vamos a utilizar la etapa de control y la etapa de medición de temperatura

http://www.bilbaoelectronics.com/pines-16f877a.html

http://www.labcenter.com/index.cfm

Simulación de la Etapa de control del equipo emisor de radiaciones electromagnéticas del espectro visible

Línea de programación para la etapa de control utilizando el microcontrolador 16f877a

#include <16F877.h>

#fuses XT,NOWDT

#use delay(clock= 4000000)

#include <lcd.c>

#use standard_io(C)

#use standard_io(A)

enum funciones {red,green,blue,redgreen,greenblue,bluered,rgb}; //Asigna un valor a cada elemento red = 0 , green = 1......

int16 tiempo; //variable tiempo a calcular

int16 energia; //energia que se quiere irradiar

float k=0.2256; //constante para hallar tiempo de radiacion

float potenciaR=3.2; //potencia de cada lampara

float potenciaV=4.3;

float potenciaA=6.1;

float potenciaRV=7.5;

float potenciaVA=10.4;

float potenciaAR=9.3;

float potenciaRVA=13.6;

int16 altura; //altura a la que se va irradiar

int16 N=0;

void rojo(void){ //Función rojo

tiempo=(energia*(altura*altura)*k)/potenciaR; //formula para calcular tiempo de radiacion

lcd_gotoxy(10,1); //muestreo del tiempo

printf(lcd_putc,"%Lu",tiempo);

for(N=tiempo;N>=0;tiempo--)

{

output_high(pin_C0);

lcd_gotoxy(10,1);


delay_ms(1000);

}

tiempo=0;

output_low(pin_C0);

}

void verde(void){ //Función verde

tiempo=(energia*(altura*altura)*k)/potenciaV; //formula para calcular tiempo de radiacion


printf(lcd_putc,"%Lu ",tiempo);


{


lcd_gotoxy(10,1);

printf(lcd_putc,"%Lu ",tiempo);

delay_ms(1000);

}

tiempo=0;

output_low(pin_C1);

}

void azul(void){ //Función azul

tiempo=(energia*(altura*altura)*k)/potenciaA; //formula para calcular tiempo de radiacion




{


lcd_gotoxy(10,1);


delay_ms(1000);

}

tiempo=0;

output_low(pin_C2);

}

void rojoverde(void){ //Función rojo verde

tiempo=(energia*(altura*altura)*k)/potenciaRV; //formula para calcular tiempo de radiacion




{



lcd_gotoxy(10,1);


delay_ms(1000);

}

tiempo=0;

output_low(pin_C0);

output_low(pin_C1);

}

void verdeazul(void){ //Función verde azul

tiempo=(energia*(altura*altura)*k)/potenciaVA; //formula para calcular tiempo de radiacion




{



lcd_gotoxy(10,1);


delay_ms(1000);

}

tiempo=0;

output_low(pin_C1);

output_low(pin_C2);

}

void azulrojo(void){ //Función azul rojo

tiempo=(energia*(altura*altura)*k)/potenciaAR; //formula para calcular tiempo de radiacion




{



lcd_gotoxy(10,1);


delay_ms(1000);

}

tiempo=0;

output_low(pin_C2);

output_low(pin_C0);

}

void rojoverdeazul(void){ //Función rojo verde azul

tiempo=(energia*(altura*altura)*k)/potenciaRVA; //formula para calcular tiempo de radiacion




{




lcd_gotoxy(10,1);


delay_ms(1000);

}

tiempo=0;

output_low(pin_C0);

output_low(pin_C1);

output_low(pin_C2);

}

void run_func(int numfunc){ //Asignación de la función a realizar

//viene dada por la variable "item"

switch(numfunc) {

case red:

rojo();

break;

case green:

verde();

break;

case blue:

azul();

break;

case redgreen:

rojoverde();

break;

case greenblue:

verdeazul();

break;

case bluered:

azulrojo();

break;

case rgb:

rojoverdeazul();

break;

}

}

void main() {

char item; //Variables de funciones

char n_menus = 7; //Número de funciones

lcd_init();

lcd_gotoxy(6,1);

lcd_putc("LAMPS"); // Saca texto

lcd_gotoxy(2,2);

lcd_putc("RED GREEN BLUE"); // Saca texto

delay_ms(2000);

lcd_putc("\f"); // Limpia pantalla

lcd_putc("C=");

lcd_gotoxy(10,2);

lcd_putc("A="); // Saca texto

lcd_gotoxy(1,2);

lcd_putc("E=");

lcd_gotoxy(8,1);

lcd_putc("T=");

while (true) {

if (input(PIN_B0) == 1) { //Detecta botón de selección

item++; //Si pulsa aumenta la variable

delay_ms(300); //Para evitar rebotes

}

if (item > (n_menus-1)) { //Si la variable supera el número de...

item = 0; } //funciones la inicializa

switch (item) {

case 0:

lcd_gotoxy(3,1);

printf(lcd_putc, "R ");


output_low(pin_C4);

output_low(pin_C5);

break;

case 1:

lcd_gotoxy(3,1);

printf(lcd_putc, "G ");

output_low(pin_C3);


output_low(pin_C5);

break;

case 2:

lcd_gotoxy(3,1);

printf(lcd_putc, "B ");

output_low(pin_C3);

output_low(pin_C4);


break;

case 3:

lcd_gotoxy(3,1);

printf(lcd_putc, "R G ");



output_low(pin_C5);

break;

case 4:

lcd_gotoxy(3,1);

printf(lcd_putc, "G B ");

output_low(pin_C3);



break;

case 5:

lcd_gotoxy(3,1);

printf(lcd_putc, "B R ");


output_low(pin_C4);


break;

case 6:

lcd_gotoxy(3,1);

printf(lcd_putc, "R G B");




break;

}


; energia++; //Si pulsa aumenta la variable


lcd_gotoxy(3,2);

printf(lcd_putc,"%LuJ/cm3",energia);

}

if (energia > 19) { //Si la variable supera el número de...

energia = 0; }


; altura++; //Si pulsa aumenta la variable


lcd_gotoxy(12,2);

printf(lcd_putc,"%Lu cm ",altura);

}

if (altura > 19) { //Si la variable supera el número de...

altura = 0; }

if (input(PIN_B3) == 1) //Si se pulsa el botón de selección

{delay_ms(200);

run_func(item);} //se llama a la función correspondiente

}

}

Simulación de la Etapa de medición de temperatura corporal

Linea de código de la etapa de la medición de temperatura corporal

#include "16f877.h" // Pic a utilizar

#device adc=10 // Usa resolución de 10 bits

#use delay(clock=4000000) // Cristal a utilizar

#fuses xt,nowdt,noput,nobrownout,nolvp,noprotect // Fusibles

#include "lcd.c" // Libreria para utilizar LCD por el puerto D

#use standard_io (D)

void main (void)

{

float temper,medicion;

lcd_init(); // Inicia LCD

lcd_putc(" Termometro\n"); // Saca texto

lcd_putc(" con LM35"); // Saca texto

delay_ms(2000);

lcd_putc("\f"); // Limpia pantalla

lcd_putc("Temperatura\n"); // Saca texto

lcd_putc("actual"); // Saca texto

delay_ms(1000);

lcd_gotoxy(14,2); // Acomoda cursor LCD

lcd_putc("oC");

while (TRUE)

{


lcd_putc(" "); // Limpia ese sector de pantalla


setup_adc (adc_clock_internal);

setup_adc_ports (all_analog);

set_adc_channel (0); // Elige canal a medir RA0

delay_us (20);

medicion=read_adc (); // Hace conversión AD

setup_adc (adc_off); // Apaga ADC

temper=(medicion*(50))/1023; // Pasa binario a °C

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// el "0.48875" sale de dividir 5/1023 y el resultado de eso multiplicarlo por 100

// el 5 sale de los 5 voltios aplicado a el voltage de referencia, los 1023 salen

// de los 10 bit de resolucion del conversor analogico digital que seleccionamos.

// Si utlizaramos la resolucion de 8 bits del conversor analogico digital, la

// formula fuera (5/255)*100 ya que con 8 bits el numero maximo posible es de 0-255

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

printf(lcd_putc,"%02.1f",temper); // xxx.x °C

delay_ms (1000);

} }

Diseño de la etapa de control

Diseño y esquema de la etapa de disparo

Diseño y esquema de etapa de adaptación de potencia

Diseño de la matriz de leds (un mismo diseño para cada color)

Documents

Efecto de Las Radiaciones Electromagneticas Del Espectro Visible