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sábado, 14 de mayo de 2016

ENCENDER UN LED CON ARDUINO

En este articulo veremos como encender un LED mediante las salidas de Arduino. Para ello, veremos el principio de funcionamiento y el esquema eléctrico necesario.
Por supuesto, también podemos usar el contenido de esta entrada para encender un LED con cualquier otro autómata, o directamente conectándolo a tensión con una fuente de alimentación o batería. El esquema eléctrico es el mismo, sin más que sustituir la salida de Arduino por vuestra fuente de tensión.
En algunos libros o páginas web veréis que, a veces, conectan directamente el LED a una salida digital o analógica de Arduino. Aunque esto funciona (luego veremos porque) es una mala práctica. EN general, los LED deben conectarse siempre a través de una resistencia.
Para entender la importancia y el papel de esta resistencia, y poder calcular su valor, es necesario entender cómo funciona un LED.

Regla menométcnica:
– La patilla “más” larga es la positiva.
– La patilla “menos” larga es la negativa.


¿Por qué funciona conectando a una salida de Arduino directamente?

Como hemos adelantado esto, a veces veréis en tutoriales en Internet que algunos conectan un LED directamente a una salida de Arduino, sin usar una resistencia. Efectivamente, esto funciona y el LED luce sin romperse. ¿Cómo puede ser posible esto?
Esto funciona porque Arduino tiene una limitación de 20mA en sus salidas. Esta limitación hace que el LED no se funda, aunque realmente se está comportando como si fuera un corticircuito. Simplemente Arduino no puede dar más corriente.
No obstante es esto es una práctica totalmente desaconsejada por varios motivos. En primer lugar porque supone forzar de forma innecesaria la salida de Arduino, lo que puede acortar su vida a largo plazo. Por otro porque 20mA es, en general, una corriente demasiado elevada para un Led. Pero sobre todo, porque es una chapuza y una falta de higiene electrónica total.

Calcular el valor de la resistencia

Hemos dicho que lo principal para hacer funcionar un LED es calcular el valor de la resistencia necesaria. Para calcular el valor de tensión necesaria para alimentar un LED necesitamos conectar 3 parámetros
  • La tensión de alimentación (Vcc)
  • La tensión de polarización directa del LED (Vd)
  • La corriente nominal del LED (In)
Calcula el valor de la resistencia es sencillo. Como hemos dicho, la tensión que soporta el LED es la diferencia entre la tensión aplicada y la tensión de polarización directa del LED.
Aplicando la ley de Ohm, con el valor de la intensidad nominal del LED

Por lo que lo que el valor de la resistencia resulta

Dado que las resistencias comerciales tienen valores normalizados, no encontraréis una resistencia con el valor exacto que hayáis calculado. En este caso, elegiremos la resistencia normalizada inmediatamente superior al valor calculado, para garantizar que la corriente es inferior a la nominal.
La tensión de alimentación Vcc es conocida para nosotros. En caso de aplicar una fuente de alimentación o una batería, Vcc es la tensión nominal de la misma. En el caso de una salida digital o analógica de Arduino, Vcc dependerá del modelo que estemos usando (5V o 3.3V) pero también es conocido.
Recordar que aunque uséis una salida analógica PWM la tensión entregada a la carga es siempre Vcc. Consultar la entrada Salidas analógicas PWM en Arduino si tenéis dudas en esto.

Respecto a la tensión de polarización y la corriente nominal dependen de los materiales y constitución interna del diodo. En el caso de diodos LED convencionales de 3mm y 5mm, dependen principalmente del color y luminosidad
No obstante, en la mayoría de las ocasiones el propio vendedor facilita estos valores en el anuncio. En caso de duda deberemos acudir al Datasheet del LED para consultar los valores nominales.
En la siguiente tabla os adjuntamos unos valores generales de la tensión de polarización Vd típica para cada color. También os figura el valor de la resistencia necesaria, en Ohmios, para distintos valores de tensión de alimentación Vcc.
Color Vdd Resistencia (Ohmios)
3.3V 5V 9V 12V
Infrarrojo 1.4V 150 270 510 680
Rojo 1.8V 100 220 470 680
Naranja 2.1V 100 200 470 680
Amarillo 2.2V 100 200 470 680
Verde 3.2V 10 150 330 560
Azul 3.5V 100 330 560
Violeta 3.6V 100 330 560
Blanco 3.8V 100 330 560

Conexión eléctrica

La conexión eléctrica es realmente sencilla. Simplemente ponemos la resistencia previamente calculada en serie con el LED.

El montaje en una protoboard quedaría de la siguiente forma.

Ejemplos de código

A continuación alguno de los códigos para probar a encender LED con nuestros Arduinos, y el montaje indicado. Los códigos son similares a los que hemos visto previamente en las distintas entradas del blog, pero empleando un LED externo en lugar del LED integrado en la placa. Para ello, solo tenemos que sustituir el número de PIN 13, correspondiente con el LED integrado, por el PIN de la salida a la que vamos a emplear.
Así, el primer código sirve para encender y apagar un LED, tal y como vimos en la entrada salidas digitales en Arduino.


El siguiente código emplea las salidas digitales y la comunicación por puerto de serie para hacer parpadear el LED el número de veces que enviemos por el puerto de serie, tal y como vimos en la entrada comunicación por el puerto de serie de Arduino.


Por último, el siguiente código emplea una salida PWM para hacer variar la intensidad del LED, tal y como vimos en la entrada salidas analógicas en Arduino.


Hasta aquí el tutorial de usos de LED. ¡Parece mentira lo que ha dado para escribir un dispositivo tan pequeño! Esperamos que queda claro el uso de los LED con o sin Arduino, y os animamos a usarlos y probarlos en vuestros experimentos.

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