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Como controlar tiras Leds RGB a distancia, con módulos de RF.


INTRODUCCIÓN: En este blog diseñaremos un circuito controlador de tiras LEDs RGB a distancia, muchas personas me comentan de como podríamos hacer eso, anteriormente hemos controlador unos cuantos leds a distancia, y también hemos controlado lámparas de 220v y 110v AC  a distancia , y en este caso vamos a controlar tiras LEDs RGB, lo aremos con los sencillos módulos de radiofrecuencia de 433MHz, y como es a control remoto entonces tenemos que diseñar dos circuitos un transmisor (Tx) y un receptor (Rx) , cada uno va a estar alimentado con su propia fuente de alimentación , a continuación les muestro el diagrama de cada circuito, que también lo pueden descargar más abajo en los links de descarga.


DIAGRAMA TRANSMISOR (Tx): Este es circuito es muy simple de analizarlo y entenderlo, ya que consta de un circuito integrado el HT12E y el módulo de radiofrecuencia el transmisor, a continuación mostramos el diagrama.

Diagrama Transmisor.
DIAGRAMA RECEPTOR (Rx): Como vemos en el diagrama consta e dos circuitos el HT12D y el modulo receptor (Rx), a continuación el diagrama.

Diagrama Receptor.

Teniendo los diagramas, ahora si podemos separar o comprar los componentes que vamos a utilizar en ambos circuitos, a continuación los materiales para este proyecto.

Materiales Transmisor (Tx):

1 C.I el HT12E.
1 Resistencia de 1MΩ.
4 Pulsadores N.A.
1 Modulo de radiofrecuencia de 433MHz, el transmisor.
1 Bornera de dos pines, para la entrada de voltaje de 9V.
1 Pila de 9v.

Materiales Receptor (Rx):

1 Regulador de voltaje el LM7805.
1 Condensador electrolítico de 100uF/16v.
1 Diodo Led (pueden utilizar cualquier color).
1 C.I. EL HT12D.
1 Resistencia de 50kΩ.
5 Resistencias de 330Ω.
1 Circuito integrado el 74LS04 (NOT).
4 Transistores el 2N2222A.
1 Bornera de 2 pines.

CIRCUITO TRANSMISOR (Tx): Este será el encargado de controlar el circuito receptor, consta de 4 pulsadores, en mi caso estoy utilizando pulsadores NA, también pueden utilizar los pulsadores NC, la alimentación será de 9v, consta de un circuito integrado el HT12E, si quieren que funcione a más distancia puede subir el voltaje hasta 12v, y también la antena lo pueden hacer más grande, mas adelante les daré el tamaño de la antena que estoy utilizando.

HT12E: Este circuito integrado es muy usado para aplicaciones en sistemas de control remoto, como el que estamos diseñando en este tutorial. Tiene 8 bits de direcciones (A0 a A7) y 4 de datos (A8 a A11). Esos bits pueden colocarse externamente a uno o cero lógico es decir a Positivo o Negativo.




MODULO TRANSMISOR TX (433MHz).

Este módulo de radiofrecuencia de 433MHz es un transmisor de datos en UHF para montaje en circuito impreso (PCB).- Consta tan solo de tres pines, dos para alimentación y un pin de datos con el cual vamos a controlar nuestro modulo receptor. Cuando trabaja con el receptor de 433MHz que lo complementa, conformando un sistema Tx/Rx, permite la implementación de enlaces de datos de radiofrecuencia de forma muy simple, alcanzando distancias de hasta 80 metros dentro de edificaciones o 350 metros en campo abierto cuando opera con la fuente de 12V, pero en nuestro caso lo alimentaremos con una pila de 9v, si quieren más distancia pueden ponerla una batería de 12v y también tienen que alargar la antena, ojo que ambas antenas del transmisor y receptor deben de ser del mismo tamaño.



CIRCUITO RECEPTOR (Rx): En este circuito irán las tiras leds, todo el circuitos se alimentara tan solo con 5v, los 12 voltios son para alimentar a las tiras leds, pero a la vez también aprovecharemos ese voltaje para sacar los 5v, el modulo receptor será el encargado de recibir la información del circuito transmisor, este lo recibe y lo envía el pulso al circuito HT12D, y este circuito convierte un flujo de datos serial en 4 bits de datos de salida, sus salidas del HT12d siempre van a estar en “0” y como las tiras leds van a estar siempre a positivo , entonces los leds van a estar encendidos , y cuando enviemos un pulso desde el transmisor entonces nuestros leds no van a encender, nosotros no queremos que paso eso, lo ideal es que cuando yo pulse desde el transmisor los leds deben de encender, y cuando deje de presionar el pulsador los leds deben de apagarse, y para que suceda eso he agregado un circuito NOT el 74LS04, este en un convertidor de señal digital , si por su entrada entro un “0” en su salida tendremos un “1”, con este circuito nuestro proyecto va a funcionar muy bien, y para encender los leds estoy utilizando transistores NPN el 2n2222a, si quieren para más amperaje , pueden utilizar el 2N3055.

HT12D: El Circuito integrado HT12D es un decodificador serial de datos para aplicaciones de control remoto. Este circuito es especialmente útil para ensamblar dispositivos receptores de control remoto que usan canales de RF o medios infrarrojos como medio de transmisión. El circuito convierte un flujo de datos serial en 4 bits de datos de salida. Durante el proceso de recepción se realiza una comparación de la dirección en el flujo de datos con la dirección seleccionada localmente antes de colocar los cuatro bits de salida en los pines correspondientes. En nuestro caso utilizaremos sus 4 salidas.



MODULO RECEPTOR DE 433MHz.

El módulo receptor presentará en el pin de salida una señal digital muy similar a la que entró en el  módulo transmisor. Es responsabilidad del circuito que recibe esta señal digital verificar la integridad de la transmisión y decidir que se debe hacer. El circuito HT12D está encargado de esta tarea, y de estas salidas aprovecharemos para llevarlos a los NOT que se van a encargar de invertir la señal que ingresa. El circuito lee los datos seriales y cambia el estado de sus salidas según el patrón recibido. El resultado de dicha operación se muestra en las tiras Leds.- El LED de color azul enciende cuando el HT12D recibe una señal valida.


 74LS04: El circuito integrado 7404 consta de 6 inversores con salida totem pole. La tabla de la verdad de cada inversor es muy sencilla, simplemente invertimos el valor de la entrada. Los inversores son muy usados en electrónica, gracias a ellos podemos adaptar circuitos que necesitan ser controlados por lógicas inversas




TIRAS LEDS RGB: Una de las nuevas versiones de LEDs que se están utilizando son las tiras de LED flexibles. Estas tiras LED flexibles vienen en muchas configuraciones ya que uno las puede hacer muy brillantes para iluminar toda una habitación o menos brillante para la iluminación más tenue.

Las Tiras de LED flexibles también se pueden hacer de distintas longitudes y las hay de varios colores, por si las desea usar para su hogar o negocio.

Algunas tiras LED también puede cambiar de colores en un amplio espectro usando un controlador RGB. Generalmente, esto se hace con un tri-chip o chips de SMD 5050 (RGB), usando tres colores primarios como es el rojo, verde y azul.


¿COMO FUNCIONA  LAS TIRAS LEDS RGB?

Los LEDs en su nivel básico son una celosía de Si (silicio). La naturaleza de este átomo cuando se combina con otros átomos de Si es formar una red de enlaces no cargados entre ellos mismos. Este estado no cargado puro hace un Si no conductor que nos llevará a una corriente eléctrica. Los científicos han encontrado una forma para permitir que sólo una pequeña cantidad de energía pase a través de la celosía del Si mediante la sustitución de una cantidad mínima de Si con otros materiales y ordenarlas en una forma que el flujo de energía se controla.

Un diodo LED RGB, es una combinación de materiales diferentes que tienen como resultado el emitir luz. Mientras la electricidad pasa a través de estos materiales los electrones en el compuesto se estimulan y emiten fotones de luz. Los materiales utilizados en el trabajo de enrejado pueden controlar los diferentes colores e intensidades de la luz emitida.

Tipos de tiras LEDs:

1.- SMD 5050 (el que utilizaremos para el proyecto)
2.- SMD 3528.
3.- SMD 3020.

Consumo de corriente en 1 metro de tira LED.

Las tiras led RGB en 1 metro me consumen 1.2 A, o sea 0.4A por cada color.
0.4A X 3 = 1.2A.

En un metro tenemos 20 series de leds, cada serie consta de 3 leds.

20 series X 3 leds = 60 leds, como sabemos los leds nos consumen un aproximado de 20mA.

Entonces: 20mA X 20 series = 400mA = 0.4A. (Un solo color)

NOTA: En serie la corriente es la misma en todo el circuito, y los voltajes varían.




Una vez hayamos analizado el diagrama , y analizado el funcionamiento del circuito y la explicación de los componentes electrónicos más importantes, ahora si procedemos hacer nuestras pruebas, primero vamos a ensamblar el circuito en una protoboard para hacer nuestras pruebas, el circuito lo ensamblamos tal como está en el diagrama, utilizamos cablecillos para hacer los puentes en la protoboard, tienen que tener dos protoboard una para el emisor y otra para el receptor como lo vemos en las siguientes fotos.





Ahora si ya podemos diseñar los circuitos impresos, en mi caso diseño mis pistas y mascara de componentes con el programa Eagle, en mi canal de YouTube hay un vídeo donde les enseño a como descargar e instalar el programa, y también les hay allí dos vídeos donde les enseño de como diseñar circuitos impresos, a continuación les dejo unas fotos de los circuitos impresos, más abajo los dejare los circuitos impresos para que lo descarguen. 





Los circuitos impresos hay qué imprimirlos con impresora láser, en mi caso utilizo papel couche para las pistas, y la máscara de componentes lo imprimen en papel bond, ya que solo es para guiarse al momento de ensamblar en la baquelita, una vez que hayamos impreso los circuitos ahora procedemos a comprar la baquelita, en mi caso utilizo baquelita fibra de vidrio, a continuación les dejo las medidas de las baquelitas.

Tamaño Transmisor: 4.8cm X 3cm.

Tamaño Receptor: 7.1cm X 4.5cm.




El grabado de mis baquelitas los hago  con el método del planchado, en mi canal hay un vídeo donde les enseño paso a paso e como hacer el grabado de sus baquelitas.

Una vez que hayamos hecho el grabado de las baquelitas, ahora si procedemos a ensamblar los componentes en su respectiva baquelita, siempre guiándose de su máscara de componentes. 








Hasta aquí  ya tenemos las dos baquelitas ya ensambladas, ahora solo falta hacer las antenas, en mi caso utilizo cobre esmaltado.

Características de las antenas.

Son dos antenas de 28cm.
Estoy utilizando calibre #20.
Y lo vamos hacer a ambas antenitas como si fuera una espira, en el vídeo lo verá cómo hacemos las antenas en forma de espiral.



Links de descarga:

1.- Diagrama Transmisor.

2.- Diagrama Receptor.

3.- Circuito impreso Tx.

4.- Mascara de componentes Tx.

5.- Circuito impreso Rx.

6.- Mascara de componentes Rx.

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Este es el diagrama..

También el circuito esta en  proteus.


MATERIALES.
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