Dimmer digital con Arduino

Dimmer digital con Arduino

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  Dimmer digital conmodificación porcentual de una señal PWM para luminarias LED, aplicado a ambientes domésticos Bryan Gordillo#1, Diego Merino#2, Santiago Sarmiento#3, Tuesman Castillo#4 #1-3 Profesionales en formación, Universidad Técnica Particular de Loja. Docente de la SEE del DCCE, Universidad Técnica Particular de Loja. #4 Loja, Ecuador bagordillo@utpl.edu.ec #1 #2 tdcastillo@utpl.edu.ec Resumen — Un dimmer digital es un dispositivo que adecua la intensidad de luminarias, a continuación se muestra información que consiste en el diseño y elaboración de un dimmer digital acoplado a luminarias LED de 12V, usando la plataforma de desarrollo Arduino. Palabras clave — dimmer digital, micro controlado, Arduino, PWM, LED INTRODUCCIÓN I. Teniendo el mismo principio de funcionamiento, las luminarias LED comercialmente se derivan en dos tipos, de conexión a corriente continua y de conexión a corriente alterna. Con la iniciativa fundamental de ahorro y eficiencia energética en luminarias LED se ha diseñado un dimmer digital acoplado a LED’s de 12V corriente continua. II. #3 , dpmerino@utpl.edu.ec , srsarmiento1@utpl.edu.ec , DESCRIPCIÓN El proyecto realizado trata sobre la implementación de un dimmer digital para la regulación de la intensidad luminosa de luminarias LED de 12V (ver Fig. 1), demostrándolo en una maqueta de una vivienda convencional, enfocada a dos sectores de la misma, planta baja y planta alta. #4 Con este dispositivo se puede variar la iluminación de los LED’s, eligiendo el sector que se desea en la vivienda (maqueta) para adecuarla a la ocasión necesaria. Fundamentalmente los dimmers se han utilizados en lámparas incandescentes comunes, anteriormente los dimmers eran resistencias variables, sin embargo, la disipación de potencia fue una grave limitante para este tipo de circuitos. El circuito construido permitió controlar la intensidad luminosa de luminarias LED, mediante el ingreso de valores porcentuales en un teclado matricial, para la obtención de la luminosidad deseada. Los componentes usados para la implantación del proyecto fueron:       Arduino Uno Teclado de membrana 3x4 Tira Led (12V) Modulo LCD 16x2 Protoboard Maqueta Tabla 1 Descripción cuantitativa y cualitativa de los componentes utilizados para la implementación del proyecto Descripción Teclado de membrana 3x4 Tira LED (12V) Modulo LCD 16x2 Maqueta y base Cable gemelo #18 (extensión) Micro - Arduino III. Fig. 1 LED’s (12 Vcd) Cantidad 1 1m 1 1 1m 1 VENTAJAS DE UN DIMMER Un dimmer, regulador, atenuador o dímer sirve para regular la energía en uno o varios focos, con el fin de variar la intensidad de la luz que emiten. [1]
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  Las principales ventajasde la utilización de un dimmer son: [2]     Iluminación eficiente Aumento de la vida útil de la luminaria utilizada Evitan pérdidas en la productividad Generación de ambiente deseado IV. DESARROLLO El uso de un dimmer para LED’s implica el uso de una señal PWM (modulación por ancho de banda), la misma que es controlada por el micro controlador. Para el desarrollo e implementación del dimmer se empezó por el diseño de un diagrama de bloques (ver Fig. 2), con el cual se pudo obtener una mejor visión del proyecto. Fig. 2 Diagrama de bloques [Autores] Para el desarrollo del proyecto fue utilizada la placa electrónica Arduino Uno, basado en el micro controlador ATmega328p, la placa cuenta con 14 salidas/entradas digitales de las cuales 6 pueden ser usadas como salidas PWM, también cuenta con 6 salidas analógicas, un resonador cerámico de 16 MHz.[3] Los programas hechos con Arduino se dividen en tres partes principales: estructura, valores (variables y constantes), y funciones. El Lenguaje de programación Arduino se basa en C/C++. [5] Para una comprensión global del programa se diseñó un flujograma (ver Fig.3) de la secuencia y funcionamiento del dimmer digital, basado en Arduino. Fig. 3 Flujograma de la programación en Arduino. Se utilizó el siguiente esquema (ver Fig. 4) para la conexión de una fuente externa de 12V mediante un tip120 a la placa Arduino, conexión que nos permitió controlar la el flujo de corriente en LED’s de 12V. Fig. 4 Esquema de conexión a fuente externa [4]
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  Una vez obtenidoel esquema general del proyecto se procedió a la implementación del mismo en un ProtoBoard (ver Fig. 5), para verificar su funcionalidad y eficiencia. Para la demostración del proyecto se procedió a usar una maqueta (ver Fig. 8) donde se pondrá en funcionamiento el dimmer, también se elaboró una caja donde se alojan los componentes utilizados: circuito final, transformador, LCD, teclado de membrana (3x4) (ver Fig.9) Fig. 5 Esquema de implementación del dimmer con Tip120 diseñado en Fritzing[6]. Una vez comprobado el funcionamiento del Tip120, se procedió a la incorporación del teclado de membrana (3x4) (ver Fig. 6), que permitió controlar la intensidad luminosa de la tira LED en 255 niveles y adicionalmente se incorporó una opción de cambio de sector (plata baja – planta alta) mediante la tecla “#”. Fig. 8 Maqueta de vivienda. [Autores] Fig. 6 Dimmer con teclado de membrana y LCD diseñado en Fritzing[6] Obteniendo un resultado favorable en el ProtoBoard, se procedió a pasar el circuito a baquelita incluyendo una fuente de voltaje continuo de 12V, para una mejor presentación del proyecto (Ver Fig. 7) Fig. 9 Caja (alojamiento de componentes). [Autores] Finalmente el proyecto se concluyó con la asociación de la maqueta y de la caja de control en una base que sirve de soporte para todo el conjunto del dimmer y la maqueta de demostración (ver Fig. 10). Fig. 7 Diseño del circuito en baquelita. [Autores] Fig. 10 finalizaciones del proyecto. [Autores]
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  V.     Para el desarrollodel proyecto se optó por usar un micro controlador, debido a que la electrónica convencional (TTL) demanda un circuito más extenso y requiere más consumo de potencia. La incorporación del dispositivo Tip120 permitió realizar la conexión de una fuente externa de 12Vcd a las luminarias LED, consiguiendo una comunicación favorable desde el micro controlador hacia los LED. El uso de un micro controlador facilitó el desarrollo del proyecto, permitiendo modificar una señal PWM mediante un teclado matricial, y adecuando un LCD para mostrar información acerca de la atenuación de las luminarias. El trabajo se ha culminado con la incorporación del sistema de regulación a una maqueta previamente elaborada para su demostración. VI. [1] [2] [3] [4] [5] [6] CONCLUSIONES REFERENCIAS Dimmer Wikipedia. [Online]. Disponible en: <http://es.wikipedia.org/wiki/Dimmer > [Consulta noviembre 2013] Constructor Eléctrico “Dimmers atenuar el gasto”. [Online]. Disponible en : <http://constructorelectrico.com/home/dimmers-atenuar-elgasto/> [Consulta noviembre 2013] Arduino Uno .[Online]. Disponible en : < http://arduino.cc/en/Main/arduinoBoardUno> [Consulta noviembre 2013] Tip120 transistor: controlling dc motors and lamps from the arduino. [Online]. Disponible en: http://ctheds.wordpress.com/2007/10/30/tip-120/> [Consulta noviembre 2013] Arduino. Referencia del Lenguaje. [Online]. Disponible en: <http://arduino.cc/es/Reference/HomePage> [Consulta noviembre 2013] Software libre para de automatización de diseño electrónico. Fritzing. [Online]. Disponible en: <http://fritzing.org/download/> [Consulta noviembre 2013]