Práctica 4: Potenciómetro & LED
2015
Práctica 4: Control del brillo de un LED mediante un potenciómetro 1. Objetivo Esta práctica consiste controlar el brillo de un LED utilizando para ello una resistencia variable o potenciómetro. Con este potenciómetro controlaremos gradualmente la intensidad de corriente que circula por él. Esto significa que en lugar de usar el pin 13 (digital), necesitamos usar un pin PWM (por ejemplo el pin 5) para el diodo. La modulación por ancho de pulso (PWM) es una técnica utilizada para simular una salida analógica con una digital, creando una onda cuadrada que constantemente conmuta entre encendido y apagado. El momento en que la onda está a 5V (ON) es el ancho de pulso, que se modifica para cambiar el valor analógico. En cuanto al potenciómetro, usaremos sus dos patillas exteriores para conectarlas a tierra y 5V y la patilla intermedia a la entrada de datos analógica A1. 2. Montaje eléctrico Los componentes electrónicos que requiere el montaje eléctrico son los siguientes: 1 led rojo, 1 resistencia de 220 y un potenciómetro. Diodo emisor de luz: LED Un diodo LED es un componente electrónico que emite fotones de luz cuando deja pasar una corriente. Eso sucede, cuando la corriente circula de ánodo a cátodo y se dice que el diodo está polarizado en directa (Va>Vk o Vak>0). Cuando la corriente circula en el sentido contrario, es decir, cuando está polarizado en inversa, se comporta como si fuera un interruptor abierto, no dejando pasar corriente.
Susana Oubiña Falcón
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Su símbolo eléctrico es el siguiente:
Físicamente, presenta dos patillas siendo el ánodo (+) la patilla larga y el cátodo (-) la patilla corta: Los LEds no siempre emiten luz visible de diferentes colores. Entre su gran variedad, los hay que emiten luz ultravioleta. Tanto el tipo de luz y color determinado vienen condicionados por la composición química de los materiales semiconductores que han usado en su fabricación.
En cualquier caso, la frecuencia de emisión de la luz y color de un determinado LED depende de la composición química de los materiales semiconductores utilizados en la fabricación del chip, tal y como se muestra en la siguiente imagen:
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Resistencia eléctrica: R La resistencia eléctrica es la oposición o dificultad que opone un material al paso de la corriente eléctrica. Todos los componentes (que no sean perfectamente conductores) presentan una resistencia eléctrica. Entre ese gran número, existen unos que se construyen exclusivamente para que dificulten el paso de la corriente eléctrica y se denominan resistencias eléctricas. Su símbolo eléctrico es el siguiente:
Físicamente, presentan dos patillas, y se reconoce su valor (en ) por sus cuatro franjas de colores, siendo la 3º el multiplicador y la 4º la tolerancia de la resistencia
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Tabla de colores para el cálculo de la R
Muestra de diferentes R
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Potenciómetro Es una resistencia variable cuya función es limitar el paso de la corriente eléctrica a su través. Por lo tanto, nos da una medida de ohmios que afectará al valor de la intensidad de corriente que pasa por ella. Los potenciómetros más simples son los reóstatos y en ellos, el valor de la resistencia se varía de forma mecánica. Usando, por ejemplo, un destornillador. Los potenciómetros disponen de tres terminales que podemos llamar A, B y C. Unos de ellos se puede mover o desplazar de forma manual (reóstato) provocando un gran abanico de valores diferentes de resistencias posibles. Uno de los tres terminales del potenciómetro se conecta a la fuente de electricidad y otro es conectado a un punto neutral (toma de tierra – un punto con voltaje cero y sin resistencia). El tercer terminal se conecta a una resistencia. Esta resistencia generalmente está construida en una pieza cuya resistividad (nivel de resistencia) va creciendo desde un extremo hasta el otro. Este tercer terminal es el que manipula el usuario a través de un mando o palanca. Su símbolo eléctrico es el siguiente:
Símbolos de un potenciómetro
Físicamente, se observa en las siguientes imágenes:
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El pequeño circuito eléctrico que vamos a implementar para controlar el LED con un pulsador, puede verse en las sucesivas imágenes:
Circuito de prueba: Diodo apagado. Susana Oubiña Falcón (CC-BY)
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Circuito de prueba: Diodo encendido con brillo máximo. Susana Oubiña Falcón (CC-BY)
Esquema en la placa protoboard. Susana Oubiña Falcón (CC-BY)
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Esquema eléctrico. Susana Oubiña Falcón (CC-BY)
3. Objetos en el entorno S4A El programa requiere de un único objeto arduino que representa el diodo. Este objeto posee tres disfraces: diodo off (diodo en polarización inversa, con una valor de la variable sensor de 0), diodo off_on (por él pasa corriente, la suficiente para comenzar a brillar) y diodo on (muestra el brillo mximo que presentará el diodo cuando la variable sensor tome un valor de 255). Este objeto en el disfraz “diodo on” puede verse en la siguiente imagen del escenario de la práctica en el entorno S4A:
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Escenario de la práctica. Susana Oubiña Falcón (CC-BY)
4. Programación en el entorno S4A. Esta práctica es muy simple. En ella se debe programar el pin 5 de modo que adquiera los valores que mide el sensor analógico A1 (potenciómetro). Los valores que aporta el comando “Valor del sensor Analog1” variarán entre 0 y 5V y eso quiere decir que la placa arduino nos aportará un valor entre 0 y 1023. Como pretendo utilizar valores entre 0 y 255 en lugar de entre 0 y 1023, creo una variable que llamo “sensor” y que me dividirá y redondeará los valores reales a la escala de 0 a 255. Pensar que 255*4= 1020 y no 2023, de ahí el redondeo y la siguiente fila de comandos (ver siguiente imagen) en la cual si la variable “sensor” fuese mayor que 255, la ajustaría a 255. Finalmente, sólo resta hacer que el pin 5 del diodo adquiera el valor de la variable “sensor”, es decir, un valor entre 0 y 255.
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La segunda parte del programa (ver siguiente imagen) sólo nos sirve para el entorno scratch, para simular de forma muy simple el brillo de los diodos en el escenario. De modo que, si la variable sensor toma el valor 0 (0V) el diodo está apagado, pero si toma un valor entre 0 y 100, el diodo brilla levemente y si, finalmente toma un valor superior a 100 el diodo brilla con mayor intensidad. Por lo tanto, una posible programación para nuestro objeto arduino que simula perfectamente la práctica es la que se ve en la siguiente imagen:
Programa de nuestro objeto arduino. Susana Oubiña Falcón (CC-BY)
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5. Vídeo demostrativo del funcionamiento de la práctica El vídeo que muestra el funcionamiento de la práctica “Control del brillo de un LED por un potenciómetro” se visiona en el siguiente link: https://vimeo.com/119965976
“Control del brillo de un LED por potenciómetro” en S4A. Susana Oubiña Falcón (CC-BY)
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