Práctica 8: Control de un LED RGB
2015
Práctica 8: Control del color de un LED RGB 1. Objetivo Esta práctica consiste controlar los colores que nos puede aportar un LED RGB (Red, Green and Blue) utilizando para ello tres resistencias variables o potenciómetro. Cada potenciómetro nos servirá para controlar gradualmente la intensidad de corriente que circula por cada uno de los materiales semiconductores que ofrecen el respectivo color del diodo. Necesitamos usar pines PWM (en nuestro caso, usaremos el pin 5, 6 y 9) para el diodo RGB. 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 a cada potenciómetro, usaremos sus dos patillas exteriores para conectarlas a tierra y 5V y la patilla intermedia a las entrada de datos analógica A0, 5 y 3. 2. Montaje eléctrico Los componentes electrónicos que requiere el montaje eléctrico son los siguientes: 1 led RGB de cátodo común, 3 resistencia de 220 y 3 potenciómetros. Diodo LED RGB Los LEDs RGB son diodos que logran iluminarse con los colores basicos: rojo, verde y azul. Por lo tanto, poseen tres materiales semiconductores diferentes. Para controlar la iluminación de los diferentes colores sólo hace falta dejar pasar más o menos corriente por el material semiconductor respectivo. De este modo, podríamos conseguir el color rojo, o el verde o el azul manipulando la corriente que circula por cada unos de estos tres potenciómetros. Obviamente y quizás más bonito, también se puede jugar con la corriente en varios potenciómetros a la vez, obteniendo colores diferentes a los tres básicos, como el amarillo, el rosa, etc. Existen dos tipos de diodos LED RGB: los da cátido común y los de ánodo común. A la hora de utilizar un diodo Led RGB hemos de tener claro si es de cátodo común o de ánodo común ya que se conectan de forma diferente. Físicamente, ambos tipos son iguales, presentando 4 patillas, siendo la segunda (más larga) la del ánodo o cátodo común. La siguiente imagen Susana Oubiña Falcón
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muestra como es un diodo Led RGB, asi como, los cátodos y ánodos que dispone cada uno de sus diferentes tipos o clases de diodos. El de ánodo común tiene una patilla ánodo y 3 cátodos, pero el de cátodo común, presenta una patilla cátodo y 3 ánodos. En ambos tipos, la primera patilla, con la segunda, nos ofrece el color rojo, la tercera patilla, con la segunda, nos implementa el verde y, por último, la cuarta patilla con la segunda nos ofrece el color azul. En esta práctica usaremos un diodo Led RGB de cátodo común y, por lo tanto, la segunda patilla, que es el cátodo (-), deberé conectarla a GND.
En la siguiente imagen se observa cómo conseguir el verde manipulando el valor de entrada (0 o 255):
Su simbología eléctrica, para cada tipología, es la siguiente:
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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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Muestra de diferentes R
Tabla de colores para el cálculo de la 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 pueden 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 circuito eléctrico que vamos a implementar para controlar el LED tricolor RGB, puede verse en las sucesivas imágenes:
Circuito de prueba: Diodo Led RGB. Susana Oubiña Falcón (CC-BY)
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Circuito de prueba: Conexionado de los potenciómetros. Susana Oubiña Falcón (CC-BY)
Circuito de prueba: Conexionado del diodo. Susana Oubiña Falcón (CC-BY)
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Circuito de prueba: Conexionado de la placa Arduino Uno. Susana Oubiña Falcón (CC-BY)
Esquema en la placa protoboard. Susana Oubiña Falcón (CC-BY)
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3. Objetos en el entorno S4A El programa requiere de un único objeto arduino que representa el diodo RGB. Este objeto posee 4 disfraces: blanco (diodo en polarización inversa y no se ilumina), rojo (pasa corriente por el material semiconductor que nos ofrece el color rojo), verde (pasa corriente por el material semiconductor que nos ofrece el color verde) y azul (pasa corriente por el material semiconductor que nos ofrece el color azul). Este objeto en el disfraz “blanco” puede verse en la siguiente imagen del escenario de la práctica en el entorno S4A:
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 los pines 5, 6 y 9 de modo que adquiera los valores que mide el sensor analógico A0, A5 y A3 (rojo, verde y azul, respectivamente), respectivamente (potenciómetro). Los valores Susana Oubiña Falcón
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que aportan los comandos “Valor del sensor Analog0, 5 y 3” variarán entre 0 y 5V y eso quiere decir que la placa arduino nos proporcionará un valor entre 0 y 1023. Como pretendo utilizar valores entre 0 y 255 en lugar de entre 0 y 1023, he de dividir y redondear los valores reales a la escala de 0 a 255. Pensar que 255*4= 1020 y no 1023, de ahí el redondeo con el factor de escala 4.012. Finalmente, sólo resta hacer que los pines 5 (rojo), 6 (verde) y 9 (azul) del diodo adquieran los valores respectivos de las variables analógicas, es decir, un valor entre 0 y 255.
Programación del Led RGB con sus potenciómetros en nuestro objeto arduino.
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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 color del diodos en el escenario. Si las variables analógicas 0, 5 y 3 superan el valor 0, entonces estamos dejando pasar corriente y esto hará que se ilumine el color correspondiente (o una mezcla de colores). En el script siguiente del objeto arduino RGB se envían mensajes “fondo”. Esto hará que en cada color se visione en el escenario una franja vertical correspondiente a su color de iluminación.
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Programación de los disfraces del LED RGB. Susana Oubiña Falcón (CC-BY)
En el script anterior se observa que el programa dispone de 4 fondos diferentes en el escenario. Estos son: rojo, verde, azul y blanco. (Ver siguiente imagen)
Fondos del programa. Susana Oubiña Falcón (CC-BY)
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El script del escenario que nos llama o simula el cambio de color en cada fondo en el siguiente:
Script del escenario. Susana Oubiña Falcón (CC-BY)
5. Vídeo demostrativo del funcionamiento de la práctica El vídeo que muestra el funcionamiento de la práctica “Control de un diodo LED RGB de cátodo común” se visiona en el siguiente link: https://vimeo.com/123821885
“Control de un LED RGB de cátodo común” en S4A. Susana Oubiña Falcón (CC-BY)
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