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Alimentando una tira de LEDs

Fuente ATX mas LEDs

Objetivos

 

 
    • Usar una fuente ATX en un ejemplo práctico.
    • Presentar el transistor de potencia TIP 120.
    • Montar un circuito de ejemplo que incluya un dimmer
 
 

Material requerido.

Imagen de Arduino UNOArduino UNO o equivalente.
ProtoboardconexionesUna Protoboard más cables.
componente Un diodo LED
Resitencia variable de 1K Un potenciometro de 10k
Transistor Darlington  Un transistor Darlington TIP 120
Resistencia 1k una resistencia de 1K
LED stripe Una tira de LEDs

 

Los tiras de LEDs

 

Las tiras de LEDs o LED stripes son cada día más comunes, porque tienen muchas ventajas cuando se usan para iluminación de ambiente o escritorios.

Es de sobra conocido que las luces LED son mucho más eficientes energéticamente que las luces incandescendentes y que las halógenas y fluorescentes, pero ¿Qué significa esto?

Como habrás podido comprobar si alguna vez has intentado desenroscar una bombilla que lleva un ato encendida, la mayor parte de la energía que consume una lámpara incandescente, las bombillas de cristal de toda la vida, se dedica a producir calor más que a dar luz.

En una bombilla de filamento incandescente la relación entre la luz generada y la energía consumida, apenas llega al 8% y además tienen tendencia a quemarse pronto.

La cosa mejora ligeramente con halógenos y tubos fluorescentes paro siguen siendo un asco. Y el resto de tecnologías tradicionales de fabricación de bombillas mejoran más o menos el rendimiento a cambio de hacer crecer el precio exponencialmente.

En comparación, los LEDs que se usan para iluminación alcanzan rendimientos del 90%, lo que los hace ideales para el ahorro de energía y de factura de luz, no es de extrañar que se hayan extendido con rapidez y eso que aún están caras.

Una lámpara LED de 10W es equivalente a una bombilla incandescente de 80 o 90 Watios y además dura más, así que iros acostumbrando, porque están aquí para quedarse.

La mayoría de la iluminación comercial LED funciona a 12V mientras que nuestras instalaciones domesticas en Europa son de 220V y en América de 125V, así que vamos a necesitar un transformador para bajar la tensión de entrada a nuestras luces LED

Con el tiempo (y poco) las instalaciones domesticas incluirán una línea de 12V junto a las normales de 125 o 220V, para las luces LED o cargar los móviles y hasta nuestros Arduinos, pero de momento vamos a necesitar una fuente de 12V y mira qué casualidad, las fuentes ATX que vimos en la sesión anterior tienen salida de 12V.

Vamos a ver cómo usar estas fuentes para alimentar una o varias tiras de LEDs, que es algo que lo que cada día tendremos más necesidad.

Tira de LEDs

 

Conectando una tira de LED

 

Todas las luces LED de iluminación domestica que he visto son de 12V. La que voy a utilizar usa 72 diodos LED Azules en fila (Seria largo explicar porque tengo una tira de diodos azules de metro), repartidos en  una longitud de un metro y se consiguen por poco más del precio de una entrada de cine.

Leyendo sus características nos dice que se alimenta a 12V y es de 18 W, lo que considerando su rendimiento produce una luz intensa de color azul.

En cuanto hagáis los cálculos, (18 Watios / 12 Voltios  = 1.5 Amperios) os daréis cuenta que hay que olvidarse de los reguladores 78xx ya que no van soportar la intensidad necesaria. Pero las fuentes ATX pequeñas pueden soportar tranquilamente 300W, así que podríamos alimentar unas cuantas tiras de estas a la vez.

Para alimentar la tira LED, usaremos una de las salidas de disco duro, a la que conectaremos  un adaptador, del que retiraremos el conector que no necesitemos y lo sustituimos por un registro eléctrico, en el que atornillar los conectores de la tira.

 
  • Esto evita cortar conectores de la fuente que siempre tiene un cierto peligro y nos impedirá reaprovecharla, y además nos habremos agenciado un conector muy útil para el futuro.
 
Tipicos conectores de discos duros
de disco duro a registro

Si usamos el montaje de fuente ATX y Arduino que vimos en la última sesión y cargamos el mismo programa, montar esta tira usando uno de los conectores de disco duro, es pan comido.

Conectando los terminales de la tira de LED a 12V y GND, cuando enciendas la fuente, se iluminará la barra de LEDs.

Aquí os dejo un video con el resultado:

 

Esto ha sido tan asquerosamente fácil, que casi nos aburre y además nos sobra sitio en esta sesión, así que ¿Qué podemos hacer?

Pues naturalmente, complicar el circuito para hacer cualquier cosa inútil, pero divertida, que preferiblemente no sirva para nada. Vamos a tener que montar un dimmer es decir un circuito que nos permita regular la intensidad de la luz de nuestra tira LED.

Como la intensidad de luz en un LED es proporcional a la intensidad de corriente que le recorre, bastara con usar algo que nos permita controlar ese flujo. Y la solución por supuesto es nuestro amigo el transistor.

Pero… Un momento. Nuestro viejo conocido 2N2222 solo soporta hasta 0,5 amperios y aquí nos vamos a 1.5 amperios. ¿Hay algún transistor capaz de soportar esta intensidad?

Transistor Darlington

La respuesta es, por supuesto, afirmativa. Podemos usar otro clásico de la electrónica, un Darlington TIP120 que es un transistor NPN de potencia, que soporta hasta 5 Amperios y una tensión de 60V. Es el transistor ideal para que nuestros Arduinos controlen pequeños motores, solenoides, tiras LEDs y similares con una mínima carga para nuestro micro controlador

La idea es utilizar uno de estos transistores para controlar la carga que pasa a la tira de LEDs y usar Arduino con un pin PWM que regule el paso mediante la señal que entrega en la base del transistor.

Es el mismo circuito que hemos usado con anterioridad pero simplemente cambiamos el modelo de transistor y la tensión de alimentación

 

Circuito de control

 

Vamos en primer lugar con el circuito correspondiente al transistor. Es el mismo que usamos en la sesión transistores, solo que allí usábamos un pequeño transistor conmutador y aquí vamos a usar uno de potencia media el TIP 120, cuya base gobernaremos mediante el pin digital 9 de Arduino.

Transistor TIP 120

Usaremos el mismo circuito de la sesión previa, con la fuente ATX y  añadiremos un potenciómetro para leer un valor en el pin A0, que usaremos para modificar el valor de tensión que pondremos en la base del transistor para controlar el brillo de los LED.

El circuito general será poco más o menos así:

Dimmer con Arduino

Repasemos la idea. El pulsador inicia y detiene la fuente ATX que se encarga de alimentar el circuito de 12V. Recordad que solo hay 12V cuando la fuente está encendida.

El transistor TIP 120, regula el flujo de corriente a su través de 12V y por la tira de LEDs en función de la tensión que pongamos en su base, desde Saturación (Pasa todo) con 5V en la base a corte (No pasa nada) cuando ponemos 0V en la base.

Para decidir que tensión le damos a la base lo leemos de un potenciómetro que hemos conectado al pin 9 de Arduino.

 

El programa de control

 

Para conseguir el variador de intensidad de la tira LED, usaremos de partida el programa anterior, ya que necesitamos usar la fuente ATX para alimentar los LEDs, pero añadiremos  unas líneas que lean el potenciómetro en el pin A0 y envíen un valor acorde al pin 9 para gobernar el transistor.

El programa es algo así:   Prog_83_2

bool PowerON = false ;

void setup()
   {  Serial.begin(9600);
      pinMode( 6, INPUT_PULLUP);   // Para leel el boton
      pinMode( 7, OUTPUT);         // Para encender la fuente con un LOW
      pinMode(13, OUTPUT);         // Para usar un LED de encendido
      pinMode( 9, OUTPUT);         // Pin PWM para regular la base del transistor
      digitalWrite(7, HIGH);       // Fuente apagada

      delay(1000);   // Pequeño retraso para asegurarnos de que la tension es estable
      Serial.println("Iniciando la fuente");
   }

void loop()
   {  bool boton = digitalRead(6) ;
      if (boton == LOW)
          {  PowerON = ! PowerON ;        // Ivertimos el estatus de la fuente
             delay(250);                  // Para evitar rebotes
             digitalWrite(13, PowerON);   // Encender o apagar el LED
          }
      if ( PowerON)
             digitalWrite(7, LOW);        // Enciende la fuente
      else
             digitalWrite(7, HIGH);       // Apaga la fuente

      int lectura = analogRead(A0);       // Leemos A0
      analogWrite (9, lectura / 4);       // Ponemos la tension de control
   }

Apuesto a que esperabais algo difícil, pues ya veis. No supone ninguna dificultad.

Lo único que cambia con el programa de la sesión anterior son las dos últimas líneas y a estas alturas no creo que nadie tengáis dudas de su significado. Lo de los dimmers está ampliamente sobrevalorado.

Aquí os dejo un pequeño video con el resultado:

 

 

Resumen de la sesión

 

 
    • Montamos un circuito que permitia encender y apagar la tira LED primero y después lo modificamos para incluir un variador de intensidad o dimmer mediante un sencillo potenciómetro.
    • Hemos usado una fuente ATX, para alimentar una tira de LEDs a 12V.
    • Hemos visto que los transistores Darlington como el TIP 120 soportan cargas de corriente importantes.

 

 

 

 

 

 

 

(111) Comments

    • Xelagil

    Saludos, estoy trabajando en un proyecto en el cual quiero hacer varias series independientes y controlarlas con arduino via wifi, en teoria seria replicar el mismo esquema y utilizar una fuente que me proporcione la potencia necesaria, correcto?

    • Ramirez

    Es normal que se caliente muchísimo el TIP?
    Gracias!

    • SI. Te ne cuenta que pueden estar pasando varios amperios y eso siempre genera calor. EL TIP120 tiene buena tolr¡erancia al calor pero si quieres quedarte tranquilo ponle un disipador y un susto menos

  • Hola. Creo que los dos esquemas de conexión que se muestran están equivocados.
    La base del transistor (patilla izquierda) se conecta a la salida digital del arduino, el colector (patilla central) se conecta a masa directa, y el emisor (patilla derecha) se conecta al negativo de la tira de leds, conectando el positivo de la misma directamente a 12v.
    Y no olvidéis montar el transistor sobre un disipador. Para una prueba de cinco minutos no, pero para instalación definitiva calienta que da gusto.
    Un saludo.

  • Buenos dias
    Tengo tira de led que funciona a 24V y fuente externa
    quiero conectar un interruptor que encienda o apague la tira. y si está encendida que ponga un pin del arduino a 1 para poder hacer una serie de funciones.
    pero no puedo conectar el pin de arduino a 24V directamente porque se quema, verdad?,. cómo tendría que hacerlo?

    • Hola María.

      Puedes usar un divisor resistivo. R1 sería una resistencia de 22K y R2 (la que va a GND) sería de 4K7. Estos valores te dan un voltaje de 4.2V, siempre y cuando sean 24V a la entrada de R1. Si es más voltaje, el valor de salida aumenta. Si es algo menos no pasa nada, pues bajará un poco el de salida, y Arduino seguirá detectando un HIGH.
      Comprueba que son 24V exactos, o que por lo menos no varían hacia arriba. Hasta 28V estan dentro del margen de seguridad.

      Saludos.

      • Muchas gracias!! Probaré así

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