LEDS Y DISPLAY DE 7 SEGMENTOS (página 2)

EL DISPLAY DE 7 SEGMENTOS

Una de las aplicaciones mas
populares de los LED’s es la de señalización.
Quizás la mas utilizada sea la de 7 LED’s colocadas
en forma de ocho tal y como se indica en la figura 9. Aunque
externamente su forma difiere considerablemente de un diodo LED
típico, internamente están constituidos por una
serie de diodos LED con
unas determinadas conexiones internas. En la figura 9 se indica
el esquema eléctrico de las conexiones del interior de un
indicador luminoso de 7 segmentos.

figura 9.
Display de 7 segmentos. A la izquierda aparecen las dos
posibles formas de construir el circuito

La figura 9 se muestra un
indicador de siete segmentos. Contiene siete LED rectangulares (a
– g), en el que cada uno recibe el nombre de segmento porque
forma parte del símbolo que esta mostrando. Con un
indicador de siete segmentos se pueden formar los dígitos
del 0 al 9, también las letras a, c, e y f y las letras
minúsculas b y d. Los entrenadores de microprocesadores
usan a menudo indicadores de
siete segmentos para mostrar todos los dígitos del 0 al 9
mas a, b, d, d, e y f .

Polarizando los diferentes
diodos, se
iluminaran los segmentos correspondientes. De esta manera podemos
señalizar todos los números en base 10. Por
ejemplo, si queremos representar el número de 1 en el
display deberemos mandar seal a los diodos b y b, y los otros
diodos deben de tener tensión cero. Esto lo podemos
escribir así 0110000(0). El primer digito representa al
diodo a, el segundo al b, el tercero al c, y así
sucesivamente. Un cero representa que no polarizamos el diodo, es
decir no le aplicamos tensión. Un uno representa que el
diodo esta polarizado, y por lo tanto, emite luz.

Muchas veces aparece un octavo
segmento, entre paréntesis en el ejemplo anterior, que
funciona como punto decimal (figura 10).

  Figura 10. Octavo
segmento

Características

Solidez:
excelente

Angulo de visibilidad: 150
grados

Consumo por digito: 50
mW

Vida media en horas:
100000

Luminosidad:
buena

Facilidad de montaje:
excelente

Vcc general: 1.5
volt.

La Vcc depende del color del
LED.

Para un color rojo:
Vcc=1.7volt.

Vcc más = 2
volt.

Dependiendo de la tensión
aplicada obtendremos una intensidad. Es aconsejable no sobrepasar
la Vcc recomendada. Si se alcanza la Vcc máxima se puede
destruir el segmento.

PROTECCIÓN.

Cada segmento (y el punto) es un
LED como cualquier otro. Debido a esto la corriente media que se
debe aplicar es de 15 mA. Dependiendo de la lógica
que estemos empleando debemos utilizar una resistencia por
cada entrada y así no forzar el
dispositivo:

Lógica TTL (5 volt): 220

Lógica CMOS(12
volt):680

Esta resistencia debe
ser situada en cada patilla, haciendo de puente entre la
señal lógica
de excitación y el display.

DESARROLLO DE LA
PRACTICA

1. 1. 

       

       

        Figura 1.p.
      Circuito a implementar.

       

       

   2. Implementar el circuito
      electrónico y ajustar la fuente de voltaje
      regulable según el valor
      que se indica en la figura 1.p.

      Respuesta:
      IR1=2.2 mAmperios.

   3. edir el valor
      de la corriente que pasa a través de la
      resistencia R1 de 1k.

      Respuesta:
      IR2=2 mAmperios.

   4. Medir el valor de la
      corriente que pasa a través de la resistencia
      R2 de 1k.

      Respuesta:
      IR3=0.2 mAmperios.

   5. Medir el valor de la
      corriente que pasa a través de la resistencia
      R3 de 10k.

      Respuesta:
      VR1=2.94 Voltios.

   6. Medir el valor de la
      caída de voltaje de la resistencia R1
      de 1k.

      Respuesta:
      VR2=2.67 Voltios.

   7. Medir el valor de la
      caída de voltaje de la resistencia R2
      de 1k.

      Respuesta:
      VR3=2.67 Voltios.

   8. Medir el valor de la
      caída de voltaje de la resistencia R3
      de 1k.

      Respuesta:
      VD1=0.7 Voltios.

   9. Medir el valor del voltaje
      del diodo D1.

      Respuesta:
      VD2=0.7 Voltios.

   10. Medir el valor del voltaje
       del diodo D2.

       Respuesta:
       ID1=2.2 mAmperios.

   11. Medir el valor de la
       corriente del diodo D1.

       Respuesta:
       ID2=2.2 mAmperios.

   12. Medir el calor de
       la corriente del diodo D2.
   13. Realizar el cálculo matemático para la
       red de la
       figura 1.p y determinar la caída de voltaje en cada
       resistencia, las corrientes I, I1, e
       I2, la potencia
       en los diodo D1 y D2 y
       total del circuito.

   

   lvk

   -6 + 0.7 + VR
   +0.7=0

   VR =
   6-0.7-0.7

   VR =4.6
   volt

   

   

   VR3=VR2=2.18
   volt.

   Lvk

   -6 + 0.7 + 0.7 + 1.9
   IT = 0

   1.9 IT =
   4.6

   IT = 2.42
   mAmperios.

   I = IT = 2.42
   mAmperios.

   I1 =
   2.42volt2.2
   mAmperios.

   I2 =
   2.42volt
   0.22 mAmperios.

   PD1 =
   VD1 ID1 = (0.7volt)(2.42
   mA)

   PD1 = 1.7
   mWatts

   PD2 =
   VD2 ID2 = (0.7volt)(2.42
   mA)

   PD2 = 1.7
   mWatts

   PT = V
   T IT = (6volt)(2.42
   mA)

   PT = 14.52
   mWatts

2. En el circuito electrónico
   de la figura 1.p, efectuar lo que a continuación se
   indica:

   1. 

       

       

       

        Figura 2.p.
      Circuito a implementar.

   2. Implementar el circuito
      electrónico y ajustar la fuente de voltaje
      regulable según el valor que se indica en la
      figura 2.p.

      Respuesta:
      IR1=0.2 mAmperios.

   3. Medir el valor de la
      corriente que pasa a través de la resistencia
      R1 de 10k.

      Respuesta:
      IR2=0.1 mAmperios.

   4. Medir el valor de la
      corriente que pasa a través de la resistencia
      R2 de 1k.

      Respuesta:
      IR3=0.1 mAmperios.

   5. Medir el valor de la
      corriente que pasa a través de la resistencia
      R3 de 1k.

      Respuesta:
      IR4=0.2 mAmperios.

   6. Medir el valor de la
      corriente que pasa a través de la resistencia
      R4 de 20k.

      Respuesta:
      VR1=2.82 Voltios.

   7. Medir el valor de la
      caída de voltaje de la resistencia R1
      de 10k.

      Respuesta:
      VR2=0.13 Voltios.

   8. Medir el valor de la
      caída de voltaje de la resistencia R2
      de 1k.

      Respuesta:
      VR3=0.15 Voltios.

   9. Medir el valor de la
      caída de voltaje de la resistencia R3
      de 1k.

      Respuesta:
      VR4=5.70 Voltios.

   10. Medir el valor de la
       caída de voltaje de la resistencia R4
       de 20k.

       Respuesta:
       VD1=0.55 Voltios.

   11. Medir el valor del voltaje
       del diodo D1

       Respuesta:
       VD2 = 0.53 Voltios.

   12. Medir el valor del voltaje
       del diodo D2

       Respuesta:
       ITOTAL = 0.2
       mAmperios.

   13. ¿Cuál es el
       valor de la corriente total del circuito?

       Las corrientes en los
       dos diodos son iguales pues el voltaje de ruptura de
       ambos es 0.7 voltios, además las resistencias que están en serie con
       cada uno de los diodos son del mismo valor
       nominal.

   14. ¿Qué sucede
       con la corriente que pasa por los diodos D1 y
       D2?
   15. Realizar el cálculo matemático para la
       red de la
       figura 2.p y determinar la caída de voltaje en cada
       resistencia, las corrientes que pasan por los diodos
       D1 y D2 y total del
       circuito.

   por
   mallas

   malla I

   -9 + 10 I1 +
   1(I1 – I2) + 0.7 + 20
   I1= 0

   31 I1
   – I2 = 8.3 (1)

   malla 2

   -0.7 + (I2
   – I1) + 0.7 + I2
   =0

   2 I2
   – I1 = 0 (2)

   I1 = 0.27
   mAmperios

   I2 = 0.13
   mAmperios

   VR1 =
   (0.27mA)(10k) =
   2.7 Voltios

   VR2 =
   (0.14mA)(1k) =
   0.13 Voltios

   VR3 =
   (0.27-0.13)(1k)
   = 0.14 Voltios

   VR4 =
   (0.27mA)(20k) =
   5.4 Voltios

   ID2 =
   IR3= 0.14 mAmperios

   ID1 =
   IR1 – IR3= 0.27-0.14=0.13
   mAmperios

   ITOTAL =
   IR1 = 0.27 mAmperios.

3. En el circuito electrónico
   de la figura 2.p, efectuar lo que a continuación se
   indica:

   1. 

       

       

       

        figura 3.p.
      circuito a implementar.

   2. Implementar el circuito
      electrónico y ajustar la fuente de voltaje
      regulable según el valor que se indica en la
      figura 3.p.

      Respuesta:
      IR1=0.7 mAmperios.

   3. Medir el valor de la
      corriente que pasa a través de la resistencia
      R1 de 1k.

      Respuesta:
      IR2=0.1 mAmperios.

   4. Medir el valor de la
      corriente que pasa a través de la resistencia
      R2 de 2k.

      Respuesta:
      IR3=0.7 mAmperios.

   5. Medir el valor de la
      corriente que pasa a través de la resistencia
      R3 de 10k.

      Respuesta:
      VR1=0.76 Voltios.

   6. Medir el valor de la
      caída de voltaje de la resistencia R1
      de 1k.

      Respuesta:
      VR2=0.27 Voltios.

   7. Medir el valor de la
      caída de voltaje de la resistencia R2
      de 2k.

      Respuesta:
      VR3=7.6 Voltios.

   8. Medir el valor de la
      caída de voltaje de la resistencia R3
      de 10k.

      Respuesta:
      VD1=0.63Voltios.

   9. Medir el valor del voltaje
      del diodo D1.

      Respuesta:
      VD2=0.27Voltios.

   10. Medir el valor del voltaje
       del diodo D2.

       Respuesta:
       ID1=0.7 mAmperios.

   11. Medir el valor de la
       corriente del diodo D1.

       Respuesta:
       ID2=0.6 mAmperios.

   12. Medir el calor
       de la corriente del diodo D2.

       Respuesta:
       ITOTAL=0.7 mAmperios.

   13. ¿Cual es el valor de
       la potencia de consumo total del circuito?

       Respuesta:
       PTOTAL=6.51
       mAmperios.

   14. ¿cual es el valor de
       la potencia de consumo
       total del circuito?
   15. Realizar el cálculo
       matemático para la red de la figura 3.p y determinar
       la caída de voltaje en cada resistencia, las
       corrientes I, I1 e I2 y la potencia
       en los diodos D1 y D2 y total del
       circuito.

   Por mallas

   Malla 1

   -9 + I1 +0.7
   + 2(I1 – I2) + 10
   I1 = 0

   13 I1
   – 2 I2 = 8.3
   (1)

   malla 2

   2(I1 –
   I2) + 0.3 =0

   -2I1 + 2
   I2 = – 0.3 (2)

   I1 = 0.73
   mAmperios

   I2 = 0.57
   mAmperios

   IR1= 0.73
   mAmperios

   IR2=
   0.73-0.57 = 0.16 mAmperios

   IR3 = 0.73
   mAmperios

   VR1=
   (0.73mA)(1k)=0.73 Voltios

   VR2=
   (0.16mA)(2k)=0.32 Voltios

   VR3=
   (0.73mA)(10k)=7.3 Voltios

   ID1 =
   IR1 = 0.73 mAmperios

   ID2 = 0.57
   mAmperios.

4. En el circuito electrónico
   de la figura 3.p, efectuar lo que a continuación se
   indica:

   1. 

       

       

       

       Figura 4.p. Circuito a
      Implementar.

   2. Implementar el circuito
      electrónico y ajustar la fuente de voltaje
      regulable según el valor que se indican en la
      figura 4.p.

      Respuesta:
      IR1=2.7 mAmperios.

   3. Medir el valor de la
      corriente que pasa a través de la resistencia
      R1 de 1k.

      Respuesta:
      IR2=2.7 mAmperios.

   4. Medir el valor de la
      corriente que pasa a través de la resistencia
      R2 de 2k.

      Respuesta:
      VR1=2.7 Voltios.

   5. Medir el valor de la
      caída de voltaje de la resistencia R1
      de 1K.

      Respuesta:
      VR2=5.54 Voltios.

   6. Medir el valor de la caída
      de voltaje sobre la resistencia R2 de
      2KW .

      Respuesta:
      Vd1=0.7 Voltios.

   7. Medir el voltaje del diodo
      D1.

      Respuesta:
      Vd2=0.36 Voltios.

   8. Medir el valor del voltaje
      del diodo D2.

      Respuesta:
      Id1=2.7m Amperios.

   9. Medir el valor de la
      corriente del diodo D1.

      Respuesta:
      Id2=0.0 Amperios.

   10. Medir el valor de la
       corriente del diodo D2.

       Respuesta:
       Id3=2.6m Amperios.

   11. Medir el valor de la
       corriente del diodo D3.

       Respuesta: toda fluye
       por el diodo D3.

   12. ¿Que sucede con la
       corriente que pasa por los diodos D2 y D3?

       Respuesta: Como D2
       sólo conduce a partir de los 0.7 voltios y D3 lo
       obliga a trabajar a 0.36, entonces D2 no
       conduce.

   13. ¿Qué sucede con
       el diodo D2?

       Respuesta:
       ITOTAL=2.7m Amperios.

   14. ¿Cuál es el
       valor de la corriente total del circuito?

       Respuesta:
       PTOTAL=25m Watts.

   15. ¿Cuál es el
       valor de la potencia total del circuito?
   16. Realizar el cálculo
       matemático para la red de la figura 4.p y determinar
       la caída de voltaje en cada resistencia, las
       corrientes I, I2 y I3 y la potencia
       en los diodo D1, D2 y D3 y total al
       circuito.
5. En el circuito electrónica de la figura 4.p, efectuar lo
   que a continuación se indica:

El diodo D2 se
abre porque D3 lo hace trabajar a 0.3 voltios por lo
tanto no conduce.

Lvk

-9 + I R1 +
0.7 + 0.3 + I R2=0

3 I = 8

I = 2.7mAmperios =
IR1=IR2

VR1 =2.7(1)=
2.7 voltios

VR2 =2.7(2)=
5.4 voltios

ID1= 2.7
mAmperios

ID2 = 5.4
mAmperios

CONCLUSIONES

Conclusiones de la Investigación.

A través de la investigación pudimos comprender el
funcionamiento de un diodo emisor de luz (LED). Que
prácticamente es un diodo común y corriente, pero
con ciertas variaciones en su fabricación, que permiten
que cuando el diodo sea conectado en directa, el exceso de
energía de los electrones en movimiento
sea liberado en forma de luz.}

El display de 7 segmentos es
ampliamente utilizado en aplicaciones electrónicas para
mostrar datos al
usuario. Pero a pesar de su gran utilidad tiene
ciertas limitaciones que han llevado a desarrollar otros
displays que pueden estar formados por más de 8
LED’s.

Conclusiones de la
Práctica.

De las prácticas de
laboratorio
se pudo observar que el comportamiento de un diodo en la vida real
difiere un poco del comportamiento teórico.
Específicamente, difieren en el voltaje de ruptura, este
variaba de un circuito a otro, en algunos casos el diodo de
Silicio comenzaba a conducir a un voltaje tan bajo como 0.55
Voltios. Por otro lado el diodo de Germanio, cuyo voltaje de
ruptura teórico es de 0.3 Voltios, alcanzó un
voltaje de trabajo de 0.36 Voltios sin
quemarse.

Cuando dos diodos del mismo
tipo (por ejemplo, Silicio) son colocados en paralelo, trabajan
ambos al mismo voltaje sin ningún problema, y la
corriente se divide por partes iguales en ambas ramas a menos
que se coloquen resistencias
de distinto valor nominal.

Cuando se ponen a trabajar en
paralelo dos diodos de distinto tipo (Silicio-Germanio), el
voltaje dominante será el del diodo con menor voltaje de
ruptura, que en este caso fue el diodo de Germanio (0.3
voltios), lo que significa que el otro diodo (Silicio), que
necesita 0.7 voltios para comenzar a trabajar, no
conducirá debido a que lo limita el diodo de
Germanio.

BIBLIOGRAFIA

Libros:

1) Circuitos y
Dispositivos Electrónicos

RJ Tocci

3ª.
Edición

Sitios Web:

1) http://www.cienciasmisticas.com.ar

2) http://www.cienciasmisticas.com.ar/electronica/semi/led/index.html

3)
http://www.elrincondelvago.com

4)

ANEXOS

APLICACIONES

Display De Cristal
Líquido (Lcds)

Los LCD’s difieren de otros
tipos de displays en que no generan luz sino que trabajan
con la reflexión de la luz. El principio de funcionamiento
es sencillo. Estos cristales líquidos están
formados por unas moléculas alargadas con forma de puro,
que se llaman moléculas nemáticas y se alinean con
una estructura
simétrica. En este estado el
material es transparente. Un campo
eléctrico provoca que las moléculas se
desalineen de manera que se vuelven opacas a la luz. De esta
manera, aplicando o no aplicando un campo
eléctrico (es decir, polarizando o no polarizando),
podemos jugar con oscuridad o transparencia respectivamente. Si
aplicamos el campo localmente en geometrías iguales al
display de 7 segmentos, conseguiremos un display
análogo al de los LED’s pero con cristal
líquido.

En la construcción de un LCD se depositan
electrodos transparentes en la cara interior de los cristales,
tal y como aparece en la figura i). Estos electrodos
tienen la geometría
deseada, por ejemplo, el display de 7 segmentos. El espesor del
cristal líquido es muy pequeño, del orden de
0.01mm.

Si no se polarizan los terminales,
al incidir la luz sobre el cristal frontal, pasa a través
del cristal líquido y es reflejada por el espejo
incidiendo en el ojo que está mirando. El resultado: todo
se ve de color claro.

Si polarizamos un electrodo, por
ejemplo, el electrodo a, el cristal líquido pegado al
electrodo se vuelve opaco, negro, oscuro. La luz ya no es
reflejada.

Figura I). Esquema
constructivo de un LCD

Existen diferentes tipos de
"displays", según la utilización para la que
están diseñados. El más elemental es el
"display" de 7 segmentos, diseñado para representar
números que van del 0 al 9 como ya lo vimos anteriormente.
Con este tipo de indicador luminoso también se pueden
representar algunas letras, pero éstas son unas veces
mayúsculas (como la A) y, otras, minúsculas (como
la b o la d). Aun así, es imposible generar algunos
caracteres como la Y o la X, entre otras.

Para solucionar estos problemas se
han diseñado otros tipos distintos de "displays", llamados
alfanuméricos. Existen dos tipos
básicos:

Figura 3.

 Indicadores luminosos numéricos y
alfanuméricos. a) Aspecto físico de un "display"
numérico de 7 segmentos. b) Tabla de caracteres y
números que se pueden representar en el "display" de 7
segmentos. c) Aspecto físico de un "display"
alfanumérico de 16 segmentos. d) Idem. de un "display"
alfanumérico de 35 puntos. e) Tabla de caracteres y
números que pueden ser representados en el "display" de 16
segmentos

El de 16 segmentos, que muestra el
esquema de la figura ii-c,

y el de 35 puntos, en la figura
ii-d.

El primero es muy parecido al de
siete segmentos, pero usa dieciséis segmentos para
poder
representar un mayor número de caracteres y, en este caso,
también signos especiales como los indicados en la figura
ii-e. El segundo, como se puede observar en la figura ii-d, es,
en realidad, una matriz de
puntos ordenados en siete filas de cinco puntos por cada fila.
Como es lógico pensar, la capacidad de realizar
símbolos o caracteres es ahora superior a la del "display"
de 16 segmentos.

Julio
Martinez

Violeta
Galvez

Aleksei
Lemus