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Duda iluminación general mediante tiras led

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Desde que vi que Arduino podría ser la solución para una iluminación realista de un módulo, empecé a cacharrear con lo básico. Claro, las dificultades aparecen cuando llegas a lo interesante: eso que será genial de implementar en la maqueta. Habida cuenta de que hice letras puras, y sabiendo que los problemas de física de bachillerato de saber cuánto se desplazaba una bombilla que caía dentro de un vagón de tren en movimiento me daban dolor de cabeza, he avanzado muy despacio en intentar comprender lo que quería hacer y las magnitudes y conceptos que implican una idea que debe materializarse físicamente.

No sé a vosotros, pero a mí me gusta en lo posible currarme la idea que tengo y luego, cuando no puedo avanzar, es cuando lanzo el S.O.S. Por un lado, porque así todos podemos recordar conceptos o ideas básicas que siempre vienen bien, y, por otro, porque contribuyendo, los foros crecen. Así que os agradezco que los expertos en electrónica me confirméis, si sois tan amables, que voy por el buen camino o, por el contrario, corregidme en lo que esté equivocado.

He recurrido a una idea bien asentada: controlar el encendido y apagado de los leds mediante un mosfet que haga de interruptor. La duda me surge, primero con el modelo de Mosfet a utilizar y, segundo, con la resistencia que limita la corriente inicial, puesto que el pin de Arduino deberá servir para añadir más tarde la función de atenuado “dimmer” mediante PMW.

El esquema está escogido de esta página, https://www.inventable.eu/como-conectar-un-mosfet-a-un-microcontrolador/ que detalla la idea de forma bastante clara.

Mosfet-conexion-logic-level.png
Mosfet-conexion-logic-level.png (10.12 KiB) Visto 1320 veces


Al ser arduino, tengo claro que elegimos un Mosfet lógico para que sature adecuadamente. Mi pregunta es: ¿es acertado elegir el modelo IRL530N? Leo en las especificaciones 100V y amperajes disparatados y me pregunto si no estaré matando moscas a cañonazos. Desde luego, seguro que no me lo cargo :lol: :lol: :lol:

La segunda pregunta tiene que ver con la resistencia limitadora, 4,7K, y el siguiente párrafo de la página:
Inventable.eu escribió:
Por el contrario, si deseamos modular la potencia de salida a través de la modulación PWM, nos conviene un valor de resistencia de 4,7K, 3,3K o 1,2K inclusive. La mejor elección depende fundamentalmente de la frecuencia PWM.



Claro, Arduino UNO tiene 6 pines analógicos PMW, cuatro a 500Hz (3, 9, 10 y 11) y dos a 1000 Hz (5 y 6). Aplicando lo que dice la página, es de suponer que, con un potenciómetro que regule la atenuación de la intensidad, necesitaremos una respuesta lo más rápida posible, lo que, según indica la página, nos llevará a pensar en una resistencia de 1,2K. Pero esa resistencia, ¿es para los pines a 500Hz o a 1000Hz? ¿O da exactamente igual y me estoy complicando la vida?

Por cierto, los leds elegidos son a 24V, que supongo que no harán variar el esquema, puesto que van alimentados independientemente por su fuente de alimentación. Y si queréis saber por qué elegir leds a 24V, os dejo unas cosas que he ido aprendiendo (y espero que estén bien aprendidas):

Tiras de Leds: Tira RGB analógica + Tira Blanco neutro. Nada de tiras RGBW, RGBW+CCT ó RGBWCCT; son mucho más caras, tienen menos intensidad lumínica y la calidad del blanco “luz día” es menor. La tira RGB analógica produce también más intensidad para un solo color dado.

Número de leds: 60 por metro. Cierto que las de 90, 120 ó 144 dan mucha más luz, pero también exigen muchos más requisitos. Y reducimos la potencia a 12-14W por metro, que no es demasiado alto.

Voltaje: 24V. Abundan las tiras de 12V, pero usando la ley que dice P=V x I, sabemos que usando una tira de 1 metro de 60 leds a 14W, necesitaremos 1,2A a 12V ó 580mA a 24V, exactamente la mitad de intensidad. Si queremos varias tiras, todo lo que podamos ahorrar en intensidad nos vendrá mejor, sobre todo de cara al precio de la fuente de alimentación.

Pérdidas de corriente: a 24V hay menos pérdidas que a 12V, sobre todo cuando crece la longitud de la tira. Y a mayor longitud y mayor intensidad de corriente, necesitaremos cables más gruesos. Por eso también los 24V ofrecen más ventajas que los 12V (manejamos la mitad de intensidad). En cualquier caso, en el módulo de 1,5 metros, será suficiente alimentación solamente por uno de los lados.

Perfiles de aluminio de soporte: la única manera de que los leds duren muchos años es no hacerlos brillar a la máxima intensidad durante demasiado tiempo y que disipen la suficiente energía para no recalentarse y morir. Diréis que los leds son “luz fría”, pero a su máxima potencia, necesitan disipar el calor en un grado mayor del que las minímas pistas de cobre que los comunican les permiten y, que en las tiras habituales, son lo más pequeñas y delgadas posibles. Así que, sí o sí, van a ir pegadas a perfiles de aluminio. Además, cerrándolos con un difusor, ayudamos a eliminar los puntos individuales de luz.


Y hasta aquí, lo que voy aprendiendo, de momento.

Saludos
Carrington, a oscuras en medio de tanta luminosidad
Al parecer, talibán de la explotación ferroviaria a escala. A pesar de eso, me gusta un buen plato de spaghetti. De los de verdad.


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Buenas noches Sr. Carrington,
voy a intentar contestar dentro de lo que mis básicos conocimientos de electronica me permiten, los mosfet que pretendes utilizar para controlar los leds tienen un buen rendimiento en posición de corte ( cuando no conducen por que no tienen tensión en el gate) o en saturación ( cuando ya tienen aplicado la tensión de gate suficiente para conmutar) pero en el tiempo que dura la conmutación es cuando realmente sufre el semiconductor y disipa la máxima potencia, por eso para garantizar una rapida conmutación ( paso de corte a saturación que se utiliza para el control pwm) pienso que a mayor frecuencia de pwm menor debe ser la resistencia de polarización para poder aplicar la máxima tension de gate, y conmutar más rápidamente.
Sobre el tema de tensión y amperaje que soporta el mosfet, ten en cuenta en el datasheeet del componente los valores de frecuencia de trabajo, ya que cuanto más rápido lo haces trabajar estos valores se ven considerablemente disminuidos, por eso encuentras mosfets chinos de 2€ y mosfets que en teoría soportan lo mismo pero cuestan 12€, ahí esta la diferencia.
Espero que alguien más entendido pueda darte mejores argumentos.

Saludos.

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Hola Carrington.

Como en muchas otras cuestiones estoy casi completamente de acuerdo con tus planteamientos.

En relación con tus propuestas, en mi opinión, vale todo lo que mencionas:

El MOSFET es una elección adecuada. No te preocupes de que pueda ser "matar hormigas a cañonazos" porque en este caso dependiendo de la longitud de las tiras de LEDs que vayas a necesitar, el consumo puede ser relativamente alto, y el MOSFET no se calentará.

Respecto a las resistencias, además de lo que apunta el forero jjllobell creo que la de 4K7 tiene la misión de limitar la corriente de disparo que suministra el microcontrolador porque el terminal de puerta del MOSFET tiene un efecto de condensador y, si la frecuencia de trabajo es elevada, los picos de corriente cuando el "condensador" está descargado pueden superar el valor recomendado para los terminales del microcontrolador.

La de 100K tiene como misión que el transistor esté cortado cuando no hay tensión en el terminal, que en este caso se producirá solo en el arranque y no tendría más efecto que un parpadeo de los LEDs.

Como las frecuencias de los terminales pwm de arduino no son elevadas, pienso que cualquiera de los valores que puedas utilizar será válido.

Y estoy de acuerdo con el razonamiento sobre alimentar a 24 V.

Este es mi punto de vista en un tema que veo que tienes más estudiado que yo.

Saludos y felices fiestas a todos.

Germán


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Mas o menos de acuerdo con todo. Sin embargo hay que tener en cuenta que Arduino establece limitaciones de tensión y corriente en sus pines de salida (5V, max 40mA), en estas condiciones y aunque se utilicen MOSFET "Logic level", teóricamente diseñados para esta aplicación, siguen existiendo problemas y especialmente con PWM.
La resistencia que te preocupa, es realmente mas critica de lo que parece, valores altos efectivamente "protegen" al Arduino de la demanda de corriente del MOSFET pero hacen que este este mas tiempo en función lineal y lo sobrecalientan, valores bajos es justo lo contrario y pueden sobrecargar la salida de Arduino.
En general es preferible complicarse un poco la vida y usar un transistor BJT (tradicional) a la salida de Arduino para controlar el MOSFET. Es mas complejo pero mas seguro.

Te recomiendo este articulo (y otros de la pagina, pues desde mi punto de vista son de lo mejor sobre Arduino): https://www.luisllamas.es/arduino-transistor-mosfet/


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Registrado: 09 Ene 2009 19:03
Gracias a todos por las respuestas. Me toca hacer pruebas me parece... Ya os comentaré cómo va.

Saludos
Carrington, creyendo que saber las resistencias a aplicar para un transistor es magia potagia
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Buenos días Carrington.
Como llevas la iluminación de tu modulo?
Yo estoy al borde de meterle mano a la iluminación de la maqueta. En el buscador no encuentro ningún tema relacionado con este asunto.


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Registrado: 09 Ene 2009 19:03
¡Hola! Perdón, pero estoy medio desaparecido... La situación laboral está siendo un desastre y estoy de bajón.

Pues mira, iba a hacer mi pedido a China pero entre el coronavirus y que descubrí algo que me hizo cambiar todo el esquema, estoy esperando a que la cosa vuelva a la normalidad para pedir los componentes finales.

Por un lado, encontré como muy fiable el mosfet irl34n, así que he modificado un poco el esquema. De otro, cuando ya me había hecho con unos componentes que me parecían el colmo del refinamiento, descubro una pantalla táctil TFT a precio asequible que, como único pero, es un poco liosa de conectar (muchos cables). A cambio, no requiere conectar NADA MÁS (fuera potenciómetros, interruptores, leds de aviso de estado, etc.). únicamente necesita un ARDUINO MEGA en vez del UNO. El mundo Arduino avanza a tal velocidad que enseguida lo que parece nuevo se queda antiguo.

Por tanto se me plantea una duda: usar los componentes que ya tengo y complicarme a base de una solución muy chula visualmente pero bastante engorrosa por lo de la placa, soldar y comprobar componentes entre sí, etc... o pedir el TFT con su adaptador, que es la esencia del minimalismo en cuanto a esquema, pero que, creo yo, para el uso diario es mucho más práctico y de cara a mover el módulo, me parece mucho más manejable por su sencillez.

Saludos y gracias por el interés
Carrington, mirando TFTs y sin gafas de sol
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Registrado: 07 Oct 2008 21:26
¿Puedes darme mas infirmacion de esa pantalla?


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Registrado: 09 Ene 2009 19:03
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