martes, 15 de julio de 2014

Regulador Electrónico para LEDs

Hola a todos,

he encontrado en estas fechas un hueco, realmente ha sido más el interés, para publicar el regulador electrónico para LEDs porque no dispongo de mucho tiempo entre trabajo y familia.
Como muchos colegas me preguntan al respecto he decidido publicar toda la información para poder realizar el regulador electrónico para LEDs que funcionen con tensión continua de 12V. Por ejemplo las conocidas tiras de LEDs.

Ya que me pongo, quiero explicar cómo funciona el invento, es donde más disfruto y de hecho es el objetivo de este blogs: tocar algo de base electrónica simple, para todo aficionado.

El principio del regulador es conseguir la regulación de tensión (valga la redundancia)  y para ello vamos a utilizar un microcontrolador PIC muy sencillo y por tanto económico... nuestro 12F508 de Microchip. Un micro con 6 patitas, dos de alimentación y 6 patitas donde 5 pueden trabajar de entrada/salida y una sólo de entrada.

El funcionamiento es simple, se genera una señal PWM, es decir una señal de anchura de pulso variable. Esta señal es de frecuencia fija pero tiene la particularidad de variar el ciclo de trabajo por lo que conseguimos obetner niveles de tensión variables.

Un ejemplo de las señales que vamos a generar en una patita del PIC:


Aquí tenemos una señal que varía el ciclo de trabajo, esta señal PWM se inyecta a un transistor de potencia que gobernará los LEDs. La frecuencia repito que es fija porque el ciclo no varía. El PIC genera una señal a 500Hz, es decir 500 ciclos por segundo o lo que es lo mismo cada 2 ms. De esta forma variamos la tensión ya que el nivel de tensión eficaz dependerá del ciclo de trabajo.
La primera señal tiene un ciclo bajo y la última alto por lo que la diferencia de tensión entre ambas señales es considerable y se traducirá en más o menos luminosidad.
Por ciclo de trabajo entendemos el porcentaje de nivel alto respecto al nivel bajo en la señal por lo que un ciclo de trabajo de 100% será una señal de salida de tensión continua (una recta).
En la patita del PIC los valores de tensión van entre 0 y 5V aproximadamente, este valor coincidirá con la tensión de alimentación del PIC.

Nuestro invento lleva un pulsador que tiene dos funciones, regular el nivel de tensión de forma progresiva y hacer de interruptor ON/OFF con pulsaciones largas.

El equema es el siguiente:


El esquema es sencillo, el regulador 7805 no es necesario que sea de 1A ya que sólo alimenta al PIC.
La señal PWM se aplica  la base del TIP120, transistor Darlington muy común usado por ejemplo en fuentes de alimentación conmutadas de PC, su precio no es elevado. Este montaje puede salir bastante económico recuperando piezas.

El transistor TIP120 conecta a masa los LED bajo el control de la señal PWM generada por el PIC, por lo que dependiendo de ésta será mayor o menor el tiempo de "polarización" de los LEDs.
Como la frecuencia aplicada es de 500Hz no se nota parpadeo ninguno y los LED lucen de forma uniforme sin cansarnos la vista. También es recomendable usar LEDs tipo WARM (cálidos) ya que no son molestos, para hacer una buena elección debemos mirar la temperatura de color de éstos (este sería otro tema).

Es posible utilizar un condensador electrolítico y colocarlo entre +LED y masa si tenemos alguna interferencia, por ejemplo en nuestras radios si somos Radioaficonados. Sin ese filtro la líneas de alimentación de nuestras tiras de LED emitirán ondas electromagneticas en 500 Hz y sus armónicos.
Podemos utilizar un condensador de 470uF o 1000uF de 25V por ejemplo.

La alimentación puede llegar a 13,8V, realmente diseñé el regulador para estos niveles debido a que utilizo la fuente de mis equipos de radio, este circuito protege los LEDs ya que trabajar a más de 12V los termina fundiendo antes de tiempo. En principio los LED deben durar decenas de miles de horas pero depende de cuánto les apretemos.

Respecto al TIP, indicar que si manejamos menos de 1A trabajará más o menos sin problemas de temperatura pero es recomendable ponerle un disipador. Será obligatorio se trabajamos con corrientes más altas. El fusible debe de estar ligeramnete por encima de la corriente de nuestros LEDs. El fusible donde más papel asume es en la protección de inversión de polaridad gracias a D1. Si utilizamos corrientes elevadas tendremos que elegir un D1 que nos aguante el pico de cortocircuito ya que como hemos dicho el fusible va acorde a la corriente requerida.

Por último, queda programar el PIC, éste lleva un programita cuyo HEX voy a poner para que lo tengáis disponible. Para programar el PIC sólo indicar que es necesario un programador y software, por ejemplo un programador económico chino, para programar se puede utilizar el MPLAB de Microchip, es el que yo utilizo, realmente es un entorno de desarrollo pero incluye esta funcionalidad.

No quiero terminar sin indicar que hay que programar el PIC no activando el WDT (WatchDogTimer) ,seleccionando el oscilador RC interno (RB4 como I/O) e indicando que RB3/MCLR es una entrada digital (MCLR conectada internamente a Vdd).

Espero que haya resultado de utilidad...

Saludos. Víctor.


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