Diseño y construcción de un sistema de alimentación para un arreglo RGB de tres LED de

148 Pages·2009·12.46 MB·Spanish

UNIVERSIDADTECNOLÓGICADELAMIXTECA
“DISEÑOYCONSTRUCCIÓNDEUNSISTEMADEALIMENTACIÓN
PARAUNARREGLORGBDETRESLEDDEPOTENCIA”
TESIS
PARAOBTENERELTÍTULODE
INGENIEROENELECTRÓNICA
PRESENTA
JULIOALFREDOCORTÉSRODRÍGUEZ
DIRECTORESDETESIS
M.C.ESTEBANOSVALDOGUERRERORAMÍREZ
ING.HERIBERTOILDEFONSOHERNÁNDEZMARTÍNEZ
HUAJUAPANDELEÓN,OAXACA,AGOSTODE2009
II DiseñoyconstruccióndeunsistemadealimentaciónparaunarregloRGBdetresLEDdepotencia
Tesispresentadael28deagostode2009
antelossiguientessinodales:
M.C.EnriqueEspinosaJusto
Dr.JesúsLinaresFlores
M.C.JorgeLuisBarahonaÁvalos
Directoresdetesis:
M.C.EstebanOsvaldoGuerreroRamírez
Ing.HeribertoIldefonsoHernándezMartínez
IV DiseñoyconstruccióndeunsistemadealimentaciónparaunarregloRGBdetresLEDdepotencia
Dedicatoria
Alosforjadoresdemisvalores:
Mispadres:MargaritayJulio,
Mitíaabuela:Felipa
Contodomiamorycariño
Julio
VI DiseñoyconstruccióndeunsistemadealimentaciónparaunarregloRGBdetresLEDdepotencia
Agradecimientos
Quiseencontrarlaspalabras“perfectas”parademostrarmisagradecimientos,peromedicuenta
quehaycosasquenosepuedenexpresarconpalabras.Losiguienteessólounaaproximaciónde
loquesalemialma:
AmimadreMargarita,portodoelcariño,amor,comprensiónysabiduríaqueherecibidodurante
todamivida.
A mi padre Julio (Chato), por ser un ejemplo de disciplina, trabajo, dedicación y responsabili-
dad.
AmihermanaAlejandra(Ale),porqueapesardesertandiferentes,heaprendidomuchodeti,ya
quemeenseñasaverlascosasdesdeotropuntodevista.
Amisabuelos,Felipa(cid:100),Benito(cid:100) yMeche(cid:100) porserunadelaspartesmásfelicesdemiinfanciay
porenseñarmeanoolvidarmisraíces.
A mis tías y tíos, que siempre estuvieron al tanto de mí, en especial a mi tía Ana María por sus
“consejosdeingeniero”.
Amisamigosdetodalavida,Eric(Saavedra),Fernando(ABJ),David(MP),yErick(Comic),porlos
momentosdefelicidadyalegríaquehemospasadoypordarmemiszapes(físicosypsicológicos)
cuandolosnecesite.
Amismejoresamigosdelacarreraycompañerosdeequipo,WilliamyJayro,conquieneslogré
desarrollarmeintelectualmentealtrabajarensinergia.Fueunhonorserpartedeltrip-od.
A mis amigos de la UTM: Debbie, Rocío, David (Vicho), Julio (Maldad), Ernesto (Neto), César,
Eduardo(Goyo),Rodrigo(Ponzo),Luis(Alemán)yEdgar(Cano).
AlgrupoTronia:Kno,Roger,Tara,Quark,Borre,Jorge,PepeyWhoLeeO(alineaciónoriginal)por
permitirmetocarycantarenunescenario,ydejarunratolasfiestas,reunionesycumpleaños.
A mi novia, Mayra por acompañarme y crecer espiritualmente conmigo en este último año. Tu
sonrisameacaricia,tucalormedavalor(pr).
Agradezco también a las personas que contribuyeron a mejorar la calidad de este trabajo de
tesis:
Mis directores de tesis, el profesor Esteban Guerrero, quien inició este proyecto, y el profesor
HeribertoHernándezquienloretomóymeaconsejódesinteresadamentecuandoestabatirando
latoalla.
VIII DiseñoyconstruccióndeunsistemadealimentaciónparaunarregloRGBdetresLEDdepotencia
A los profesores asignados como sinodales, Enrique Espinosa, Jesús Linares y Jorge Luis
Barahonaquienesdedicaronsutiempoalarevisióndeestetrabajoycontribuyeronconvaliosas
observacionesparamejorarlo.
A los profesores que me asesoraron en temas diversos: Jesús Linares, Jacob Vásquez, Alejandro
Ramírez,HeribertoHernández,EnriqueGuzmányHugoLeyva.
Aloscompañerostesistasquemeaclararonalgunasdudassobremicrocontroladoresyayudaron
amejorarel“métododelaplancha”paraelaborarlosPCB,David,Julio,JayroyFidel(Pillo).
Alosprofesoresqueadmiroporsulabordocenteycontribuyeronamiformacióncomoingeniero:
GustavoJ.Santana,HugoR.Leyva,RaúlJuárezAmaro,HeribertoHernándezMartínez,Gustavo
Yañez Navarro, Hugo Suárez Onofre, Alma Lidia Piceno Rivera, Everth Rocha Trejo, Enrique
GuzmánRamírez,PerseoRosalesyTeresaIvonneCastillo.
AlosencargadosdelosLaboratoriosAvanzadosdeElectrónicadelaUTM,JoséManuel,Miguel
y Juan Carlos, por proporcionar los instrumentos de laboratorio utilizados y sobre todo por su
valiosaamistad.
Al profesor Esteban Guerrero y Hugo Leyva por gestionar la ayuda para la compra de algunos
dispositivoselectrónicosusadosenestetrabajodetesis.
A la Secretaría de Educación Pública y al Sistema Nacional de Becas y Financiamientos, por
otorgarlabecadetitulaciónsolicitadamedianteelportalBecaNet.
A los desarrolladores del software libre que se utilizó en este trabajo de tesis, TeXnicCenter,
MikTeX,LaTable,JabRef,OpenOffice,SciLab,GimpeInkScape.
Resumen
La iluminación en estado sólido utilizando LED de potencia es una de las nuevas tecnologías
de iluminación para fines comerciales y domésticos; sus principales ventajas, respecto a las
lámparasincandescentesyfluorescentes,sonlargavidaútil,eficienciaytamañoreducidodesus
dispositivos.
El propósito de este trabajo de tesis es diseñar y construir un sistema de alimentación para un
arreglodetresLEDdepotencia.
LosLEDdepotenciarequierendeunafuentedecorrienteconstanteparasucorrectofunciona-
miento, para ello se diseñó un sistema de alimentación conmutado basado en la topología de
convertidorCD/CDreductor(buck)enlazocerrado;paralograrellazocerradodelbuckseretro-
alimentacadaunadelascorrientesenlosLEDhaciaunmicrocontrolador(AT90PWM2B),enel
queseimplementaelalgoritmodecontrol.
Para el arreglo LED se utilizaron los colores rojo, verde y azul, con la finalidad de lograr
un sistema de iluminación con mezcla de colores utilizando el modelo RGB. La función de
atenuacióndeintensidadluminosa(dimmer)paralograrlamezcladecoloresseimplementaen
elmicrocontrolador.
Duranteeldiseñoydesarrollodelsistemadealimentaciónsesigueunametodologíadedesarrollo
de sistemas empotrados con la finalidad de establecer y seguir fases bien establecidas que
conducen a la obtención de un sistema robusto. Así mismo, se describe el funcionamiento y la
configuracióndelMCUAT90PWM2B,poniendoénfasisenlosperiféricosutilizados.
Finalmente se obtuvo un sistema que puede generar luz blanca y de color, manteniendo una
corrientepromediode700mAencadaLED.
X DiseñoyconstruccióndeunsistemadealimentaciónparaunarregloRGBdetresLEDdepotencia