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 ~
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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
