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I NSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL - tesis.ipn. O Y... · PDF file2.7 Curva I-V (Corriente - Voltaje) De Un Diodo Láser..... 18 2.8 Circuitos De Activación Para Diodo Laser ... Figura

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  • INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL

    ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA MECNICA Y ELCTRICA

    UNIDAD ZACATENCO

    DISEO Y CONSTRUCCIN DE UN SISTEMA DE GRABADO PARA PCB UTILIZANDO LSER DE DIODO AZUL

    T S I S

    QUE PARA OBTENER EL TTULO DE INGENIERO EN CONTROL Y AUTOMATIZACIN

    P R E S E N T A N LPEZ ACOSTA SANTIAGO OLIVARES ARCE KEVIN TAVIRA DAZ MIGUEL

    ASESORES: ING. JOS NGEL MEJA DOMNGUEZ

    DR. ALEXANDRE MICHTCHENKO

    MXICO D.F. NOVIEMBRE DE 2013

  • INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA MECNICA Y ELECTRICA

    UNIDAD PROFESIONAL "ADOLFO LPEZ MATEOS"

    TEMA DE TESIS

    QUE PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO EN CONTROL Y AUTOMATIZACIN

    POR LA OPCIN DE TITULACIN TESIS COLECTIVA Y EXAMEN ORAL INDIVIDUAL

    DEBERA(N) DESARROLLAR C. SANTIAGO LPEZ ACOSTA C. KEVIN OLIVARES ARCE C. MIGUEL TA VIRA DAZ

    "DISEO Y CONSTRUCCIN DE UN SISTEMA DE GRABADO PARA PCB UTILIZANDO LSER DE DIODO AZUL"

    IMPLEMENTAR EL LSER DE DIODO PARA GRABADO DE PCB y AS EVITAR PROCESOS RUDIMENTARIOS EN ' LA ELABORACIN DE CIRCUITOS IMPRESOS, AHORRANDO CON ELLO TIEMPO Y ESFUERZO, ADEMS DE

    APLICAR LOS CONOCIMIENTOS ADQUIRIDOS EN EL TPICO SELECTO LLAMADO "TCNICAS DE APLICACIN DEL LSER EN LA MANUFACTURA" AS COMO LOS CONOCIEMIENTOS DE LAS ASIGNATURAS DEL PLAN DE

    ESTUDIOS VIGENTE DE LA CARRERA.

    ~ GENERALIDADES.

    MXICO D. F., A 27 DE SEPTIEMBRE DE 2013.

    DR. ALEXANDRE MICHTCHENKO

    ~ MARCO TERICO. ~ DESARROLLO Y CONSTRUCCIN. ~ DESARROLLO DE LA PROGRAMACIN. ~ COTIZACIN, CONCLUSIONES Y PROPUESTAS DE MEJORA.

    eQ \ ,.,tNUf" h fA. ~. ~\. \\",005 AtE."" .. l~~ ~# ~~ 6., R '(~ ~ DRA:. BLANCA MkRITA OCHO~ ~~:: g ~ JEFA DEL DEPARTAMENTO ACADEMICO ~

    ,:'9

    INGENIERA EN CONTROL Y AUTOMATIZA ' , so.

  • i

    NDICE

    NDICE ...................................................................................................................................... i

    NDICE DE FIGURAS................................................................................................................ iv

    NDICE DE TABLAS................................................................................................................ viii

    CAPITULO 1. GENERALIDADES. ............................................................................................... 1

    1.1 Antecedentes. ............................................................................................................... 2

    1.2 Planteamiento Del Problema. ....................................................................................... 4

    1.3 Objetivo General. .......................................................................................................... 4

    1.4 Objetivos Particulares. .................................................................................................. 4

    1.5 Justificacin. .................................................................................................................. 5

    CAPTULO 2. MARCO TERICO. .............................................................................................. 7

    2.1 Introduccin A Los Lseres De Diodo. .......................................................................... 8

    2.2 Fotoluminiscencia. ........................................................................................................ 8

    2.3 El Proceso En Un Lser De Semiconductor. ................................................................ 11

    2.4 Emisin Espontnea Y Emisin Estimulada. ............................................................... 13

    2.5 Propiedades Bsicas Del Lser. ................................................................................... 15

    2.6 La Construccin De Un Diodo Lser. ........................................................................... 16

    2.7 Curva I-V (Corriente - Voltaje) De Un Diodo Lser...................................................... 18

    2.8 Circuitos De Activacin Para Diodo Laser (Drivers). ................................................... 19

    2.9 Microcontroladores. ................................................................................................... 21

    2.10 Microcontroladores Pic. ............................................................................................ 23

    2.11 Generalidades Acerca De Matlab. ............................................................................ 27

    2.12 Circuitos Impresos. ................................................................................................... 30

    2.13 La Comunicacin. ...................................................................................................... 31

  • ii

    CAPTULO 3. DESARROLLO Y CONSTRUCCIN. .................................................................... 34

    3.1 El Driver Del Lser. ...................................................................................................... 36

    3.2 Lser ............................................................................................................................ 42

    3.3 Mesa De Coordenadas. ............................................................................................... 50

    3.4 Cicuito de Control ....................................................................................................... 68

    CAPTULO 4. DESARROLLO DE LA PROGRAMACIN ............................................................ 70

    4.1 Desarrollo .................................................................................................................... 71

    4.2 El Compilador .............................................................................................................. 75

    4.3 Instalacin De Drivers Adicionales .............................................................................. 83

    4.4 Driver Para Puerto Virtual En Proteus ........................................................................ 85

    4.5 Conexin Virtual A Pc Mediante Proteus.................................................................... 86

    4.6 Instalacin De Software Y Prueba Con Hyperterminal ............................................... 94

    4.7 Representacin De Imgenes En Matlab .................................................................. 102

    4.8 Leer Y Escribir Imgenes En Matlab .......................................................................... 103

    4.9 Preparando Matlab Para El Procesamiento .............................................................. 104

    4.10 Diseo De Pcb A Imagen ......................................................................................... 106

    4.11 Procesando La Imagen ............................................................................................ 108

    4.12 Envo De Informacin A Travs De Puerto Serie Con Matlab ................................. 110

    CAPTULO 5. COTIZACIN CONCLUSIONES Y PROPUESTAS DE MEJORA ........................... 112

    5.1 Cotizacin. ................................................................................................................. 113

    5.2 Conclusiones ............................................................................................................. 114

    5.3 Propuestas De Mejora: ............................................................................................. 115

    Referencias...................................................................................................................... 117

    Anexos ............................................................................................................................. 120

    Anexo A: Diodo Lser Nbd7412t ..................................................................................... 120

    Anexo B: Itr8102 ............................................................................................................. 121

  • iii

    Anexo C: L293c ................................................................................................................ 123

    Anexo D: L7805 ............................................................................................................... 126

    Anexo E: Irf610 ................................................................................................................ 128

    Anexo F: Ir2110 ............................................................................................................... 130

    Anexo G: Pic18f4550 ....................................................................................................... 133

    Anexo H: Cdigo de Procesamiento de Imagen en MATLAB. ......................................... 136

    Anexo I: Cdigo de Propuesta de activacin de Puerto Serie en MATLAB ..................... 137

    Anexo J: Cdigo de programacin del Microcontrolador PIC para la gestin del sistema

    de grabado. ..................................................................................................................... 138

    Anexo K: Cdigo de programacin que liga el control de los motores. ......................... 140

  • iv

    NDICE DE FIGURAS

    Figura 2.1 Momentos de la irradiacin. [6] ............................................................................ 9

    Figura 2.2 Niveles energticos. [6] ....................................................................................... 10

    Figura 2.3 Esquema de un diodo lser. [7] ........................................................................... 11

    Figura 2.4 Bandas de energa de