Comprobador de Estados Lógicos

Los dispositivos de iluminación son muy utilizados en Electrónica. No solo para la simple iluminación o indicación de funcionamiento, muchas veces, pueden ser el elemento de salida que brinda la información principal (pantallas, displays numéricos, semáforos, etc.

Los circuitos digitales son circuitos electrónicos que trabajan con señales que sólo pueden tener dos valores de tensión bien diferenciados y que están relacionados con los números binarios 1 y 0.

Por lo tanto un elemento bastante útil para verificar circuitos digitales es un comprobador de estados lógicos el cual mediante un LED informará si el estado lógico de la entrada o salida en la que está conectado es 1 o 0.

Sería fácil pensar que con solo un LED se podría lograr dicho objetivo. Los circuitos digitales entregan por ejemplo un voltaje en su salida de 5V (suficiente para encender el LED), pero con una capacidad de corriente bastante baja. No sería suficiente para encender un LED por ejemplo que como mínimo necesita 10 mA.

Para eso se recurre a un circuito con transistor. El transistor es un dispositivo de tres terminales, Emisor, Base y Colector. La principal función de un transistor es la de permitir controlar la corriente entre Emisor y Colector a través del control de la corriente de Base que es mucho menor (varios centenares de veces normalmente). De esta manera, circuito digital entrega su señal a la Base que requiere muy poca corriente y esta hace conducir al transistor entre Colector y Emisor para que el LED a través de la fuente encienda con la corriente necesaria.

DIODO EMISOR DE LUZ (LED)

Un diodo es un dispositivo que tiene la particularidad de conducir la corriente eléctrica en un solo sentido. Su principal función es la de rectificar la corriente eléctrica. Al igual que una válvula de retención como la de la llanta de bicicleta, permite inflarla cuando el aire a presión ingresa pero impide que salga.

Cuando un diodo semiconductor se polariza de manera directa, los electrones pasan de la sección N del mismo, atraviesan la unión y salen a la sección P. En la unión se efectúa la recombinación, en donde los electrones se unen a los huecos. Al unirse, se libera energía mediante la emisión de un fotón (energía electromagnética).

Esta emisión de energía, que en un diodo normal es pequeña, puede aumentar mediante la utilización de materiales como el galio, el arsénico y el fósforo en lugar del silicio o el germanio. Así, los diodos diseñados especialmente para emitir luz son conocidos como LED.

El color de la luz emitida depende del intervalo de energía del material; por ejemplo, el fosfato de galio arsenídico (GaAsP) emite luz de color rojo y el fosfato de galio (GaP) emite luz de color verde. Los LED pueden emitir radiaciones desde el infrarrojo hasta la luz visible. Es importante resaltar que los LED se polarizan de manera directa y soportan una tensión máxima al cual emiten la mayor radiación. Si se sobrepasa este valor, el LED puede dañarse. Las aplicaciones de los LED son muchas; entre ellas, las siguientes: indicadores luminosos, displays alfanuméricos, transmisores para fibras ópticas, optoacopladores, en control remoto de videos, televisores o conexión de computadoras. En el mercado de semiconductores han aparecido versiones más complejas de LED; por ejemplo, el LED bicolor es un dispositivo de DIODO EMISOR DE LUZ LED de tres terminales dentro del cual se han incluido dos diodos en colores diferentes. Otro modelo de LED, es el tipo Flasher; al ser polarizado, enciende de manera intermitente.

El diodo LED puede ser tratado de manera análoga a un diodo normal. sin embargo conviene tener en cuenta que los diodos LED no están fabricados de silicio monocristalino, ya que el silicio monocristalino es incapaz de emitir fotones. Debido a ello, la tensión de polarización directa Vd depende del material con el que esté fabricado el diodo.

El material que compone el diodo LED, es importante ya que el color de la luz emitida por el LED depende únicamente del material y del proceso de fabricación principalmente de los dopados.

En la tabla adjunta aparecen algunos ejemplos de materiales utilizados junto con los colores conseguidos:

Compuesto	Color
Arseniuro de Galio	(GaAs)
Infrarrojo	Arseniuro de galio y aluminio (AlGaAs)
Rojo e infrarrojo	Arseniuro fosfuro de galio (GaAsP)
Rojo, naranja y amarillo	Nitruro de galio (GaN)
Verde	Fosfuro de galio (GaP)
Verde	Seleniuro de zinc (ZnSe)
Azul	Nitruro de galio e indio (InGaN )
Azul	Carburo de silicio (SiC)
Azul	Diamante (C)
Ultravioleta	Silicio (Si) En desarrollo.

COMPROBADOR

Para encender un LED desde una fuente de voltaje se necesita una resistencia en serie con él. Su función es reducir el voltaje del LED al valor que permite su encendido y limitar la corriente a un valor que produzca un brillo y que no produzca su ruptura. Para encender un LED se necesitan, un voltaje de 1,5 V y una corriente de por lo menos 10 mA (hasta 20 mA para un brillo intenso). Si se desea conectar un LED a una fuente de 5V (tensión muy utilizada en los circuitos digitales) se debe calcular el valor de la resistencia necesaria para el valor de voltaje e intensidad por el LED deseadas.

El circuito base del comprobador LED consta de 5 etapas iguales: la salida del circuito digital entregará los 5V cuando sea uno a las resistencias R1 y R2 (que reduciran su valor a un valor adecuado a la Base del transistor con una intensidad de corriente suficiente para que este conduzca entre Colector y Emisor y así la resistencia R3 le administrara al LED la corriente suficiente para encender. Cuando el estado del circuito es cero no habrá voltaje en la base del transistor y el LED no encenderá.

El circuito electrico del comprobador es el siguiente:

Lista de Materiales

Componente	Cantidad
Resistor 10K (1/4W)	10
Resistor 330 Ohm (1/4W)	5
Bornera de 3 pines	1
Bornera de 2 pines	2
BC548B NPN Transistor	5
LED (Red)	5
PCB de 50 x 50 mm	1

Esta es la placa de circuito impreso en ambas caras.

Ubicación de los Componentes

Dibujo del Circuito Impreso (invertir o espejar para transferencia térmica)