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Efectos para tus trabajos con LEDs !!

Increible material para darle vida a tus trabajos con LEDs...




Esta es una guía para diseñar y experimentar con circuitos electrónicos básicos dedicados a animar con efectos nuestros proyectos con LEDs.

Como las demás guías o manuales, intentamos ser claros y prácticos para que cualquier persona con cierto aire autodidacta pueda experimentar en su casa y desarrollar sus propios diseños y proyectos.
Efectos

Todos los efectos de secuenciación que vemos en la amplia gama de iluminación LED y Standard se basan en unos circuitos básicos muy fáciles de armar y súper económicos.

Estos circuitos son perfectamente adaptables entre si y con los demás recursos que contamos al tener ya hecho algún trabajo con LEDs. Esto significa que son muy prácticos y versátiles, y vamos a poder usarlos sin dificultad como complemento tecnológico para algún proyecto que ya tengamos armado. Claro, también se van a poder implementar en nuevos proyectos.

El efecto básico es el parpadeo, con este efecto podremos animar en gran medida un cartel de LEDs. Obviamente que debe estar correctamente diseñado, con una ubicación estratégica de los LEDs y velocidades en las diferentes combinaciones de parpadeos que elijamos utilizar.

Un LED que parpadea no dice mucho, pero grupos de 10 o 20 LEDs parpadeando a una estudiada velocidad pueden hasta brindar movimiento a un gráfico o silueta. De todas formas la idea fundamental no es generar un monitor LED sino mas bien lograr llamar la atención del espectador o transeúnte y direccionarla hacia el mensaje que queremos transmitir.

La simpática luz del Auto Fantástico (Knight Rider), las actuales luces de emergencia que llevan las ambulancias, patrulleros, bomberos, y demás empresas de seguridad, los semáforos, las luces de giro (guiños o direccionales) y balizas de actuales vehículos, y desde esa clásica imagen de Bolos en la que una bola derriba un par de pinos en esos grandes carteles o el humito que sale de alguna imagen de una taza en algún café, las tijeras en la vidriera de una peluquería que se abren y cierran, esa cruz de farmacia que enciende su silueta desde el centro hacia afuera pareciendo que se agranda, etc, etc, etc… todo eso se logra gracias a un ordenado sistema de secuenciación, conocido también en casa como "sistema organizado de parpadeo".

Entonces, todo parte de un sistema de parpadeo, latido vital.

Conocimientos previos

Es importante haber leído y experimentado con el "Manual Básico para Trabajar con LEDs" ya que los circuitos que analizaremos están orientados a la implementación en proyectos con iluminación LED básica.

Obviamente que esta información puede ser aplicable también a infinidad de proyectos eléctricos y electrónicos.

Es útil también tener algún básico conocimiento de electrónica o electricidad, de simbología electrónica, etc. Sin embargo voy a tratar de ser explícito y claro teniendo en cuenta lo que ya hemos visto en el mencionado material.

Repaso básico de algunas cosas

Un poco de la simbología que utilizaré;
También hay que tener en cuenta cual es la pata numero 1 en un circuito integrado (IC) o chip, y como se numeran sus patas (si; patas o patitas = terminales de conección).

Los circuitos integrados, siempre tienen una o varias marcas características en su cuerpo físico que delatan la ubicación de la pata numero 1.

Viendo un circuito integrado desde arriba, y ubicándolo con las marcas habituales en la parte superior, la pata número 1 se encuentra en el lateral izquierdo a la cara superior.

Veámoslo en una imagen algunas de las muescas más comunes y también como es la numeración;
Esas son las marcas que delatan la ubicación de la pata numero 1 en un circuito integrado, y de ahí en adelante la correspondiente numeración.

Circuitos y componentes

Sin *ahondar en muchos detalles electrónicos, vamos a separar en etapas a un circuito de secuenciación.

*Si te interesan detalles más complejos acerca de este tipo de electrónica, con este material vas a tener un comienzo y vas a saber sobre qué buscar específicamente.

Es muy útil conocer como funciona todo por separado para luego poder adaptar los sistemas a infinidad de aplicaciones.

Analizaremos las siguientes etapas de un sistema completo de secuenciación;

1- Etapa de oscilación.
2- Etapa de secuenciación.
3- Etapa de adaptación / amplificación.

Luego veremos algunas alternativas y Tips interesantes para aplicar ya teniendo el conocimiento de las 3 etapas y hasta un curioso circuito simulador de la llama de vela.

1- Etapa de oscilación

Para lograr un parpadeo, es necesario un sistema de oscilación, osea un sistema que brinde la frecuencia del parpadeo dotándonos de un 1 y un 0 a determinada velocidad. Un 1 significa un estado alto y un 0 un estado bajo. Un estado alto es cuando hay voltaje y un estado bajo cuando no lo hay.
Entonces, en primera instancia necesitamos un circuito oscilador que nos de los pulsos necesarios para el circuito de parpadeo a una frecuencia útil.

Necesitamos una señal de continua pulsante (no necesariamente cuadrada) en la que por cierto instante tengamos voltaje y en otro no.

Circuito oscilador ->                           -> hacia secuenciador.

Hay un circuito integrado que con una simple configuración electrónica, nos brinda esa señal.

El famoso 555.

El 555 nos entrega una señal continua pulsante casi del mismo nivel de tensión que la fuente del mismo, y varía la frecuencia de la señal proporcionalmente a la variación de la resistencia de 1M y/o capacitor de 10 microfaradios.

La salida del 555 soporta hasta 200 mA osea que se podrían conectar hasta por ejemplo 10 LEDs que consuman 20 mA (obviamente que con su correspondiente resistencia limitadora) en paralelo o hasta 100 LEDs de 1,2V en grupos de a 10 en serie, trabajando con 12VDC.

Si rodeamos al 555 con esos componentes conectados de ese modo, vamos a poder lograr una señal de pulsos a una frecuencia calibrable con el potenciómetro de 1M dentro de un rango útil para nuestro sistema de secuenciación.

Ése es el circuito oscilador básico, con sus conexiones y componentes, y vemos que por la pata numero 3 sale la señal que posteriormente utilizará el circuito secuenciador. Si colocamos un LED directamente en esa salida, podremos ver el parpadeo del mismo.
La resistencia que le puse a la conexión del LED es de 1k teniendo en cuenta que es un LED común, rojo o verde de 3 o 5 mm que funciona con 1,2 V, que consume cerca de 15 mA y que la señal pulsante que recibe es de un nivel de 12 VDC aproximadamente.

El LED encenderá en cada pulso que reciba del 555 y podemos ver que cambiando el valor de la resistencia variable de 1M (potenciómetro o preset correctamente configurado) se modificará la frecuencia del parpadeo.

Pero bien, ese LED sirve en última instancia, de testigo del buen funcionamiento del circuito oscilador ya que no nos sirve de mucho un solo LED que parpadea. Lo que nos sirve del circuito es la señal pulsante.

Claro, le podemos conectar varios LEDs hasta llegar al consumo máximo aproximado de 200mA sin embargo tendremos solo un parpadeo constante, solo eso, que puede ser que te sirva pero mas adelante vamos a ver el tema de la secuenciación que es el que en este material nos compete.

A la señal de continua pulsante que nos entrega el circuito oscilador que nos da la frecuencia de trabajo, se le llama "clock".

Ok, ya tenemos el clock que necesitamos.


2- Etapa de secuenciación.

Con el clock en una patita, logramos una distribución del pulso entre otras 10 patitas.

Arranqué apurado.

Hay un circuito integrado llamado 4017 que nos permite distribuir organizadamente el dato clock.

Como vimos, la señal de clock esta compuesta por unos y ceros, estados altos y bajos distribuidos a determinada frecuencia a lo largo del tiempo. Una cola de pulsos.

Cuando llega el primer 1 a la pata numero 14 del circuito integrado 4017, se pone en 1 la primera de las 10 salidas que tiene. Cuando llega el segundo estado alto (interpuesto con el primero por un estado bajo o 0) a la pata numero 14, se apaga la salida numero 1 y se pone en 1 la salida numero 2. Cuando llega el tercer 1 a la pata numero 14 del 4017, se pone en 0 la salida numero 2 y sale un 1 por la salida numero 3, y así continuamente hasta llegar a la salida numero 10 para luego comenzar nuevamente con la 1.

Veamos en unas imágenes lo que sucede con los primeros 3 pulsos que le llegan al integrado 4017;

Primer pulso en la pata 14, la salida 1 se pone en 1 (o sea que con el primer pulso en la pata 14, obtenemos tensión en la salida numero 1).
Y así sucesivamente hasta completar las 10 salidas.

Osea que el pulso que ingresa por la pata 14 (clock) parecería que se distribuye equitativa y ordenadamente entre las 10 salidas.

De este modo por ejemplo, trabaja la luz del auto fantástico, ese punto rojo que va y viene. Sale un 1 hacia un LED, luego se apaga y sale un uno al siguiente, luego se apaga y sale otro 1 al siguiente y así sucesivamente hasta llegar al final y volver a comenzar.

Entonces ya sabemos que hay un circuito integrado llamado 4017 que distribuye pulsos que le ingresan por una pata, entre otras 10 de forma secuencial.

Perfecto, y el circuito ? aún no… Hay que tener en cuenta algunos detalles.

Recordemos una cosa, el 555 nos entrega por su salida (pata 3) una señal pulsante de una tensión por pulso aproximadamente igual a la que hay en su alimentación. Soporta en su salida unos 200 mA y si le conectamos una carga mayor, el mismo se destruye.

El 4017 entrega tensión secuencialmente (a una frecuencia determinada por el clock) por sus 10 salidas de aproximadamente el mismo nivel que la que tiene en la alimentación y sus salidas soportan solo 6,5 mA, una corriente casi inservible para alimentar directamente siquiera a un LED.

La siguiente es la numeración de las salidas en el orden en que saldrán los pulsos cuando llegue el clock a la pata 14, obviamente  NO ES LA NUMERACION DE LAS PATAS DEL INTEGRADO.
Como vemos en la imagen, con la llegada de los primeros 10 pulsos del clock a la pata 14 sucederá lo siguiente (Repitiendo de otro modo lo que ya expliqué);

Primer pulso; se pondrá en estado alto la pata número 3.
Segundo pulso; se pondrá en estado bajo la pata número 3 y se pondrá en estado alto la número 2.
Tercer pulso; se pondrá en estado bajo la pata numero 2 y se pondrá en estado alto la número 4.
Cuarto pulso; se pondrá en estado bajo la pata numero 4 y se pondrá en estado alto la número 7.
Quinto pulso; se pondrá en estado bajo la pata numero 7 y se pondrá en estado alto la número 10.
Sexto pulso; se pondrá en estado bajo la pata numero 10 y se pondrá en estado alto la número 1.
Séptimo pulso; se pondrá en estado bajo la pata numero 1 y se pondrá en estado alto la número 5.
Octavo pulso; se pondrá en estado bajo la pata numero 5 y se pondrá en estado alto la número 6.
Noveno pulso; se pondrá en estado bajo la pata numero 6 y se pondrá en estado alto la número 11.
Décimo pulso; se pondrá en estado bajo la pata numero 11 y se pondrá en estado alto la número 9.

Lo que sucede es que el 4017 nos brinda la secuencia de pulsos, pero no nos da una corriente útil (recordemos; unos 6,5 mA) por lo que vamos a necesitar una amplificación de corriente. En la siguiente etapa, la de adaptación / amplificación veremos eso.

Vallamos al circuito del secuenciador;

Armando el siguiente circuito vamos a poder probar el funcionamiento del secuenciador. A pesar de que la corriente que  puede entregar el 4017 es baja, servirá para encender mínimamente un LED de forma secuencial y de este modo podremos ver como se comporta el sistema.
El circuito integrado 4017 recibe el clock por la pata 14, y de forma secuencial saca los estados altos que encienden LED por LED desde el Nº 1 hacia el Nº 10 a la velocidad (frecuencia) en que le llegan los pulsos del clock.

Observación;

Como ya se habrán dado cuenta, las 10 salidas del 4017 no se encuentran visualmente organizadas en sus patas, no están las 10 salidas en 10 patas
una al lado de la otra, sino que están distribuidas de una forma poco práctica para un orden ideal esperado por nosotros, a pesar de eso es 100% funcional.

Podemos probar el sistema secuenciador aunque no tengamos la etapa del clock realizada. Exacto, así como podemos probar con 1 LED el circuito oscilador que genera el clock, también podemos probar el circuito secuenciador.

Para probar nuestro circuito secuenciador sin tener la etapa del clock hecha, en primera instancia debemos conectar el sistema como lo está en la imagen y en esos 10 LEDs veremos la salida de la información a medida que le simulemos el clock en la pata 14. Si, para poder probarlo vamos a tener que simular el clock, y eso es algo muy sencillo.

Primero tenemos que conectar 2 conductores, uno a masa y otro a positivo.

Con el sistema encendido, le damos un toque a la pata 14 con el negativo y seguidamente otro toque con el positivo, es ahí cuando el circuito secuenciador recibe el primer pulso y enciende el primer LED. Si continuamos con los toques negativo y positivo consecutivamente seguirán ingresando los pulsos como si fuera el clock y el 4017 hará su trabajo de secuenciación, de esta forma nos daremos cuenta que el circuito está funcionando.

Haciendo esta prueba manual, no importa si no respetemos una frecuencia, el 4017 lee los pulsos de todas formas, la frecuencia o velocidad en que le llegan los pulsos a la pata 14 determina la velocidad de secuenciación.

Algo a tener en cuenta; no basta con darle toques con positivo solamente, es necesario que se le den los toques negativos sino no funcionará. Recordemos que el clock consta de estados altos y bajos, 1 y 0, y no solo estados altos On y Off.

Y si quiero una secuenciación de menos salidas ?

Fácil, por ejemplo veamos qué hacer si queremos una secuenciación de 5 salidas;
La pata 15 del 4017 es el Reset, osea que puenteando en este caso la salida número 6 con el Reset obtenemos una secuenciación de 5 salidas. El secuenciador empieza a trabajar y al salir el 1 por la pata 6, se mete por la pata 15 y resetea el sistema reiniciándolo desde la salida 1 nuevamente.
3- Etapa de adaptación / amplificación.

Como el dato que sale del 4017 no nos brinda una corriente útil, vamos a necesitar amplificarla.

Para amplificar la corriente, vamos a utilizar un Driver (adaptador), es un circuito integrado muy conocido que posee 8 canales independientes de hasta 500 mA cada uno (si, ½ Amper).

El circuito integrado es el ULN2803.

Con un 1 a la entrada del canal, el ULN2803 entrega masa a su salida.

Los 8 canales están organizados de una forma muy cómoda para el usuario, en la imagen expongo la organización de los mismos, cada canal tiene su entrada y salida y son iguales al que encierro en un elipse rojo.
Si conectamos el ULN de esa forma, y le conectamos positivo a la pata 1 por ejemplo, instantáneamente aparecerá masa en la pata número 18. Con la masa que nos entrega el ULN2803, en este ejemplo en la pata 18 del mismo, podremos conectar cargas de hasta 0,5 Amper.

Un 1 a la entrada del canal, un 0 a la salida…
Es el Driver perfecto para nuestro secuenciador.

Solo tenemos que conectarlo de tal forma que reciba las salidas del secuenciador en las entradas de cada canal.
Para aprovechar una secuenciación de 10 salidas, vamos a necesitar otro ULN2803 ya que cada uno solo tiene 8 canales.

Entonces, en vez de conectar los LEDs directamente a la salida del 4017, conectamos los Drivers con los cuales podremos sacarle hasta 500 mA a cada dato del secuenciador. Esto significa que podremos conectar hasta 22 o 23 LEDs que consuman 20 mA cada uno en cada salida. Si hacemos las cuentas podremos deducir que se pueden conectar hasta 25 LEDs de 25 mA cada uno, sin embargo siempre hay que dejar un margen de corriente a nuestro favor por lo que yo particularmente conectaría 22 o 23 y no 25 LEDs.

Y recordá que el ULN2803 es inversor, esto significa que con positivo en la pata de entrada al canal, entregará negativo por la pata de salida (diferente del 4017 que saca pulsos positivos). Asíque los LEDs o carga que conectemos, siempre deben tener como común a positivo, para que al recibir el negativo que entrega el ULN salga todo como lo esperamos.

Veamos un ejemplo de cómo sería una conección a las salidas de un ULN2803 con el común de las cargas a positivo. En este ejemplo usé LEDs comunes con su correspondiente resistencia de 1K, pero obviamente ya saben que la carga puede ser cualquier otra que no supere los 500 mA por salida.
Y sabiendo esto, podemos optar por varias configuraciones.

Por ejemplo, se pueden agrupar salidas de la siguiente manera;
De ese modo, y con una secuenciación de 3 salidas, podemos alimentar 3 cargas por separado.

Vemos que formé 3 grupos en las entradas del Driver. El primer grupo está formado por 2 canales, al llegar un 1 a esos dos canales, el ULN2803 de forma simultánea entregará masa por las 2 patas de salida (la 17 y 18).

Con 500mA en cada una de las 2 salidas independientes, podremos lograr 1 Amper que trabaje en equipo, esto significa que el ULN2803 entregará masa instantáneamente en las dos salidas en las cuales podemos cargar hasta con ½ Amper.

El segundo grupo que formé es de 3 entradas y 3 salidas, osea que podremos activar simultáneamente 3 cargas que pueden sumar hasta 1,5 Amper. Lo mismo con el tercer grupo.

De esta forma se pueden formar varios grupos para poder controlar mayor cantidad de carga a la salida, más Watts de potencia.

Hasta se pueden formar grupos de ULN2803 con todas sus entradas puenteadas, y que cada una de las 10 salidas del 4017 caiga en 10 circuitos integrados ULN2803 logrando controlar cargas de hasta 4 Amperes por ULN (obviamente divididos de a 500 mA por cada salida independiente del ULN).

En las salidas de los Drivers se puede conectar cualquier tipo de carga que no sea mayor a 500 mA, también se pueden conectar relés y de esa forma controlar mucho más Amperaje.

OK, ya podremos amplificar corriente.

Y, como también sucede con las otras dos etapas (oscilación y secuenciación), este circuito integrado es adaptable a infinidad de circuitos y usos, por ejemplo…

Secuenciador básico con Circuito oscilador y Driver (sin el 4017)

Veamos como generar una secuenciación básica sin necesidad de utilizar otro circuito integrado como el 4017.

Conectando el circuito integrado ULN2803 de la siguiente manera, y con el circuito oscilador ya creado con el 555, conseguiremos una secuenciación de 2 efectos.
Como se puede ver en la imagen, he dividido las entradas en 2 grupos de 4 canales cada uno.

Cuando entra un pulso al primer grupo, las salidas correspondientes entregan masa completando la fuente para alimentar lo que haya conectado en esas salidas. Mientras tanto, el otro grupo está en Stand By esperando a que suceda algo. En ese instante las salidas del segundo grupo (el de abajo) no entregan nada útil en sus correspondientes salidas.

Como hay una resistencia de 1K conectada a positivo, cuando en esa pata de salida del ULN2803 hay masa, el flujo de corriente circula directamente hacia masa y muy pocos electrones se van por la derivación hacia las otras entradas del otro grupo de canales. Por eso es que ese otro grupo está en espera, esto significa que aún no tiene un 1 o estado alto.

En el momento en que termina de llegar el pulso al primer grupo de canales, la pata del ULN2803 en que está conectada la resistencia de 1K deja de entregar masa y por lo tanto deja de absorber el flujo de corriente y esto ocasiona que a través de la resistencia de 1K llegue un 1 o estado alto a las entradas del segundo grupo lo que genera que sus correspondientes 4 salidas entreguen masa alimentando lo que halla conectado en sus salidas.

Entonces; cuando llega un 1 al primer grupo de 4 canales, sus 4 correspondientes salidas entregan masa y las otras 4 salidas pertenecientes al otro grupo de canales no lo hacen. Cuando llega un 0 al primer grupo de 4 canales, sus 4 correspondientes salidas dejan de entregar masa e instantáneamente llega un 1 al segundo grupo de 4 canales y sus 4 salidas correspondientes entregan masa.

Y de ese modo, a medida en que llega el clock, con los unos y ceros se genera una secuenciación de 2 efectos; cuando un grupo funciona el otro no y cuando el otra funciona el primero no. Esto significa que siempre hay un grupo de salidas activado y todo esto a la velocidad determinada por el clock.

Una secuenciación de un solo efecto es directamente un parpadeo (y no se hasta que punto es una secuenciación). No hay siempre una parte del circuito encendida; enciende y no enciende, vuelve a encender y se apaga… y eso simplemente lo podemos lograr con el circuito oscilador del 555.

Hasta acá ya tenemos el conocimiento de las 3 etapas fundamentales de un sistema secuenciador.

Ahora, veamos como hacer un atenuador y algunas alternativas para nuestros diseños…

Dimmer - Atenuador

Voy a analizar un simple circuito básico para poder regular la intensidad de grupos de LEDs o cargas de hasta 500 mA.

Un dato digital consiste en un 0 o un 1, un estado bajo o alto, la existencia de negativo o la existencia de positivo, respectivamente.

Un dato analógico consiste en infinidad de niveles y/o magnitudes entre un 0 y un 1. Un dato analógico consiste en infinidad de niveles y/o magnitudes de tensión o corriente entre negativo y positivo.

EL Driver ULN2803 trabaja de forma analógica. Obviamente y en base a sus diferentes configuraciones con demás sistemas y componentes electrónicos se le puede entregar o quitar un dato digital. Incluso en los ejemplos que vimos hasta ahora, le dimos un uso digital al hacerlo trabajar con un 1 o un 0.

Con decir que el ULN2803 trabaja de forma analógica me refiero a que si variamos la tensión/corriente del dato de entrada a cada uno de sus canales, vamos a lograr variar las salidas amplificadas.

Ejemplo práctico; tenemos un ULN conectado de la siguiente manera;
Para encender los LEDs necesito ingresar un 1 en cada canal. Un 1 puede significar 12VDC que es el voltaje de la fuente.

Si le pongo 12VDC en la pata 1 al ULN2803, la pata 18 entregará masa y encenderá el primer LED.

Si de pronto comienzo a disminuir la tensión en la pata 1 del ULN2803, el LED que encendió comenzará a disminuir su intensidad. Lo que sucede es que se está reflejando el descenso de la tensión de la entrada al canal, en la salida.

De esa forma, con un potenciómetro o reóstato (resistencia variable) correctamente conectado a la entrada de cada canal o grupos de canales (dependiendo de la configuración que le hallamos dado), podremos lograr Dimmerizar las salidas. Y como sabemos que tenemos disponibles 8 salidas de hasta 500 mA por salida, podremos Dimmerizar grandes grupos de LEDs o cargas.

Circuito de ejemplo práctico para Dimmer con el ULN2803;
Los LEDs son verdes comunes y su resistencia calculada para trabajar con 12VDC es de 1K.

Con los potenciómetros de 100K regulo la intensidad de los LEDs desde apagados hasta encendidos, pasando por infinidad de intensidades de iluminación.

Claro, esos son valores calculados para esos LEDs en especial.

Para calcular los valores de resistencia adecuados a tu proyecto deberás, en primera instancia, hacer el cálculo adecuado para alimentar los LEDs, grupos de LEDs o carga con 12VDC o la fuente de que dependas, a las salidas del ULN2803 (cosa que aprendimos en el Manual básico para trabajar con LEDs). Y por otro lado tendrás que probar cual o cuales potenciómetros son los indicados para disminuir la tensión a la entrada de los canales del Driver.

En el ejemplo, si los potenciómetros están girados hacia el extremo en donde la resistencia es 0 Ohms (lo mismo que un puente), en el circuito de entrada a los canales tendremos positivo y los LEDs del otro lado encenderán al máximo.

En el caso contrario, que los potenciómetros estén girados al extremo en que presentan mayor resistencia (en este caso 100K), el voltaje será el más bajo que podría haber en los canales de entrada lo que generará el apagado de los LEDs. Lo que sucede es que esos 100K a positivo, generan la resistencia adecuada para que la tensión caiga lo suficiente como para que del otro lado los LEDs no enciendan.

Si en vez de 100k le ponemos potenciómetros de 5K por ejemplo, al regularlos para que los LEDs se apaguen, quedarán encendidos de forma tenue. Por qué ? porque estamos logrando solo 5K a la entrada de los canales y la tensión sigue pasando lo mínimamente suficiente como para que los LEDs enciendan un poco.

Osea que hay que lograr un valor de resistencia adecuado a la entrada de los canales del Driver para que al girar el o los potenciómetros de un extremo a otro consigamos un apagado total.

Por ejemplo; un LED Rojo cristal de alta luminosidad de esos chinos marca "Pepito" que consumen 20 mA y trabajan con 2,5 o 3 Volts, con potenciómetro de 100K a la entrada de los canales del Driver, no se llega a apagar. Por eso hay que ir probando con diferentes valores de resistencia en los potenciómetros para llegar al adecuado.

Veamos un ejemplo práctico; un circuito para Dimmerizar los colores Rojo, Verde y Azul de un LED RGB de 4 patas.
Hay varios tipos y familias de LEDs RGB. En este caso usé uno LED RGB cristal de 5mm de 4 patas Ánodo común.

Es como tener 3 LEDs en uno y de ese modo diseñé el circuito. Cada color consume alrededor de 20 mA y les puse una resistencia limitadora común de 680 Ohms en el Ánodo.

Con los 3 potenciómetros regulo la intensidad de cada color. El potenciómetro de 470K es para el color Rojo porque uno de 100K no es suficiente para que se apague completamente (cosa que delta una diferencia en el consumo con respecto a los demás colores).

En el ejemplo utilicé uno solo que consume 20 mA aprox., sin embargo se pueden conectar una cantidad que no supere el consumo de 500 mA por color y de ese modo Dimmerizar muchos más en paralelo.

Lo importante en este momento es saber que al variar la tensión a la entrada de cada canal del Driver ULN2803 , logramos una variación a la salida amplificada en corriente. Podemos Dimmerizar hasta 500 mA por canal simplemente colocando un potenciómetro, reóstato o variador de resistencia en la entrada de los canales del Driver.

Y bien, esta es una opción entre muchas para construir un Dimmer.


Alternativas

Ahora que ya tenemos el conocimiento de las 3 etapas principales de un circuito secuenciador, vamos a repasar algunas alternativas y Tips para poder optar por diferentes configuraciones y adaptaciones.

Cómo Optimizar en corriente al 50% o más con parpadeo rápido

Podemos hacer un sistema de secuenciación de 2 efectos (etapas de parpadeos) para ahorrar corriente.

Primero debemos lograr un circuito de secuenciación de 2 efectos, ya sea con el ULN2303 como en uno de los ejemplos, o con el 4017 con la salida 3 puenteada al reset (pata 15) para que salgan solo 2 datos.

Supongamos que tenemos un cartel con 200 LEDs que consumen 20 mA cada uno. Esto significa que tendremos un total de 4 Amperes si encendemos todos al mismo tiempo. Y resulta que necesitamos que se vean todos encendidos, sin ningún tipo de secuenciación o efecto, se nos pidió eso.

Si dividimos el circuito de 200 LEDs en 2, tendríamos un total de 2 Amperes por circuito. Y si los hacemos encender secuenciadamente nunca habrá 4 Amperes de consumo al mismo tiempo. Pero claro, tenemos una limitación; se nos pidió que se vean todos los LEDs encendidos al mismo tiempo, sin efectos visibles.

Ok, logremos una secuenciación a una velocidad tal que al encender uno y otro circuito no se note un parpadeo.

Una excelente particularidad de los LEDs es que son de estado sólido, lo que significa que no poseen filamento. El filamento que se enciende tarda más que un LED en apagarse al desalimentarlo porque depende del intercambio energético con la temperatura ambiente. Dejan de pasar electrones por el filamento de tungsteno y el mismo posee cierta inercia térmica lo que ocasiona a veces que hasta se visualice una inmediata atenuación de la lámpara cuando se la apaga.

Lo mismo sucede con las luminarias que dependen del plasma, gases. Los gases que generan plasma al ser atravesados por un flujo de electrones, también poseen cierta inercia térmica y al apagarse dependen mucho de la temperatura ambiente.

Los LEDs no dependen tanto de la temperatura que los rodea, sino que tienen una reacción instantánea ante la existencia o ausencia de corriente. Reaccionan instantáneamente y se apagan o encienden a grandes velocidades incluso hasta imperceptibles para el ojo humano. Es eso lo que aprovecharemos.

La velocidad de un sistema secuenciador depende de la frecuencia en que esté calibrado el circuito oscilador, por lo tanto hay que calibrar nuestro circuito oscilador para que genere un clock útil para esta técnica y lograr una secuenciación que sea imperceptible para la visión humana pero perceptible para el consumo de la electrónica que se está utilizando.

El 99,9 % de los Displays y monitores trabajan con ráfagas de información a determinada frecuencia.

Asíque, con todo lo que hemos visto y sabemos, solo hay que generar un sistema secuenciador de 2 efectos que trabaje a una velocidad adecuada para que no se note ningún parpadeo y listo, ya conseguimos un sistema creativo para ahorrar corriente.

Nunca estarán encendidos los 2 circuitos de 100 LEDs al mismo tiempo gracias a la secuenciación de 2 efectos y a pesar de esto se podrán visualizar a los 200 LEDs encendidos. Gracias a eso vamos a poder utilizar una fuente de 2 Amperes y no una de 4.

Es una alternativa, adaptable, diseñable, aplicable e inspirable para otros proyectos y sistemas ya creados y por crear.

Como lograr un sistema secuenciador con "Off" intermedio

Vimos que un sistema secuenciador permite encender varios LEDs en cadena, permitiendo que siempre exista un LED o grupo encendido.

Enciende un LED, se apaga e instantáneamente enciende el otro.

Si conectamos todas las salidas de un secuenciador a un mismo LED, al llegar el clock con su cola de pulsos se generará una secuencia que será imperceptible ya que veremos el LED encendido en todo momento.

Para lograr una secuencia con Off intermedio simplemente debemos saltearnos salidas. Claro, fácil, conectamos una salida si y otra no, entonces al realizarse la secuenciación siempre existirá un espacio en negro entre LED y LED, es como ver a la luz del Auto Fantástico con los LEDs encendiéndose de forma salteada.
De esta forma se habilitarán las salidas impares o pares según qué grupo se saltee.

Simulador de luz de vela


Muy bueno, con un sistema secuenciador podemos simular la llama de una vela.
Conectando un único LED cristal de alta luminosidad amarillo o naranja a las 10 salidas de un 4017, y con una resistencia de diferente valor en las salidas podremos lograr simular una llama de una vela.

La secuenciación es Standard; en cada salida, el LED encenderá con diferente intensidad por el distinto voltaje que le llegará al tener resistencias de diferentes valores en cada salida. Ajustando el clock a una adecuada velocidad, el LED parpadeará jugando con diferentes intensidades como si fuera una llamita de una vela sometida a flujos de aire.

Obviamente que se le puede poner cualquier otro LED o hasta con Driver, muchos más. Y jugando con diferentes valores de resistencias y frecuencias de clock se pueden lograr infinidad de simulaciones de llama.


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En esta ocasión te presento una forma muy práctica y económica para colocarle efectos a tu proyecto con LEDs.

Según entiendo, puedo decir que es el primer y único sitio WEB en donde se expone y aplica esta técnica. Con sano orgullo puedo decir que es una idea "made in LEDFACIL"…

Ok, es sabido, si leíste la guía de "Efectos para tus Proyectos con LEDs" http://ledfacil.com.ar/efectos.html, que un sistema de secuenciación consta de 3 etapas fundamentales;


1> Clock calibrable (cuadrada variable a gusto).
2> Secuenciador (IC 4017).
3> Amplificación (IC ULN2803).

Bien, tal vez necesites darle vida a un proyecto pero no a tan exhaustivo nivel.

Tal vez solo quieras un parpadeo de diferentes grupos de LEDs. Si este es tu caso, te tiro una muy buena idea.

Resulta que existen unos LEDs comunes difusos que son parpadeantes, si, de 5mm rojos o verdes que se los alimenta y comienzan a parpadear, también de 2 patas como los difusos comunes.

Y también existen los conocidos LEDs RGB de 2 patas autocambiantes (un poco más costosos que los anteriores), que al alimentarlos realizan una secuencia de fundido entre color y color y también un parpadeo, todo automático con solo alimentarlos. Unos de esos son los autocambiantes lentos y otros los autocambiantes rápidos, denominados de ese modo por su velocidad de trabajo preestablecida.

Este tipo de LEDs automáticos, tienen 2 patas y tienen internamente integrado un microchip que les controla la secuencia. Son LEDs tontos, hacen siempre lo mismo.


La técnica consiste en "robar" esa secuencia y reflejarla en grandes grupos de LEDs amplificando en corriente.

Un gran driver amigo es el ULN2803 (o el ULN2003 que tiene un canal menos), con el que podremos amplificar en corriente.

A nivel canal, el ULN recibe un 1 en la pata de entrada al canal y saca un 0 en su patita de salida (sobre más detalles del ULN date una vuelta por la guía de "Efectos para tus Proyectos con LEDs" http://ledfacil.com.ar/efectos.html),

Bien, la idea es conectar en serie a la entrada del canal o canales del ULN, uno de estos LEDs y al alimentarlos, obtendremos en la salida del canal un reflejo de la secuencia del LED automático, pero esta vez disponiendo de hasta 500mA con una buena ventilación del circuito integrado.

Veamos el circuito que más he aplicado…
Se entiende la idea? no me digas que no!!

Y luego me llegó un e-mail con las siguientes preguntas...
Y también les dejo un video con una aplicación de esta técnica, con el circuito expuesto más arriba funcionando…

NOTA; Si los LEDs o grupos de LEDs en las salidas del ULN se quedan estáticos y no respetan la secuencia generada por los LEDs directores de esta coreografía, simplemente agregá más resistencia a R1 y R2. Es por diferencias de consumo en tus LEDs intermitentes o autocambiantes con respecto a los que yo he utilizado.

Por ejemplo, en vez de 27K, podrías probar con 33K o podrías colocar un preset conectado como *reóstato de por ejemplo 1mega, en serie a la resistencia de 27K para calibrar hasta encontrar el parpadeo en el LED de salida.

Esas Resistencias de 27K, así como la de 1K que viste, son para proteger al LED intermitente y limitar la corriente que pasa por el mismo para que no se queme y funciona el canal del ULN.

*Un reóstato es una resistencia variable. Un preset o potenciómetro originalmente tiene 3 patas o bornes de conexión, de estas 3 patas hay que unir 2 para obtener un reóstato, la del medio con la de un extremo, y de esta forma conseguimos 2 bornes de una resistencia variable. Alguna imagen? clik acá.

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Excelente Video complementario !!!

Para saber cómo explotar unos pocos canales... excelente información que te hará pensar en el potencial que tiene este tipo sistemitas fáciles de hacer...

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Si te das una vuelta por nuestros videos en Youtube, seguramente encontrarás algunos trabajos con esquemas incluidos referentes a estos sistemas de secuencias básicos para trabajar con LEDs. Buscanos en Youtube como LEDFACIL...

Necesitás más detalles, tenés consultas o te gustaría aportar más datos? Te invitamos al FORO LEDs !!!


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