Cómo controlar la intensidad de luz (brillo) de un led con Arduino y un potenciómetro

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En este post estudiaremos como controlar la intensidad de luz (brillo) de un led mediante el giro de un potenciómetro y la placa de Arduino.

Para ello:

  • Si quieres repasar lo que es un led así como el cálculo de la polarización de dicho led te recomendamos que vayas a este post: COMO ENCENDER UN LED CON ARDUINO donde lo explicamos en detalle.

En esta entrada nos centraremos en:

  • Estudiar qué es y cómo funciona un potenciómetro.
  • El concepto de entrada analógica.
  • Los pines PWM (pulse width modulation).
  • El montaje del circuito.
  • La programación en el IDE de Arduino.

Empecemos, ¿Qué es y cómo funciona un potenciómetro?

Un potenciómetro es una resistencia variable. Esto es, un tipo de resistencia en la que de manera manual podemos variar su valor de resistencia entre un valor mínimo de 0 Ω y un valor de resistencia máximo Rmáx. En nuestro caso vamos a trabajar con Rmáx = 10 kΩ.

potenciómetro

¿Y cómo funciona? En él tenemos tres terminales de conexión y un mando rotativo. Los dos terminales externos nos ofrecen la resistencia máxima (en nuestro caso 10 kΩ) o mínima (0 kΩ). El terminal central nos da el valor de resistencia proporcional al giro del mando rotativo.

Como las resistencias no tienen polaridad, podemos conectar los terminales externos en un sentido o en otro, ello hará que el giro o bien aumente o bien disminuya el valor de resistencia.

Entonces ¿para qué sirve y cómo vamos a utilizar nosotros el potenciómetro? Lo vamos a utilizar como el dispositivo que va a regular el valor de la señal de entrada.

Concepto de entrada analógica:

Respecto a la entrada de señal en la placa, vamos a trabajar con señal de entrada analógica. Esta señal corresponderá al valor de tensión que vendrá del terminal central del potenciómetro.

Para ello, conectaremos uno de los terminales exteriores a 5 V y el otro a tierra (0 V) de esta manera girando la rueda del potenciómetro al variar la resistencia obtendremos por la ley de Ohm una variación del voltaje en el terminal central que estará conectado a una de las entradas analógicas de la placa A0, A1, A2…

Así, hemos conseguido nuestro objetivo de introducir manualmente con un simple giro valores analógicos en nuestra placa.

Las entradas analógicas convierten el valor de tensión recibida entre 0 V y 5 V en un número entre 0 y 1023. ¿Por qué un número entre 0 y 1023? Porque las entradas analógicas tienen una resolución de 10 bits, esto implica 210 = 1024 valores. Como empezamos desde el cero llegamos a 1023.

conexiones de un potenciómetro

Los pines PWM (Modulación por acho de pulso):

Respecto a la salida, nuestro objetivo será leer los valores que nos da el potenciómetro y según estos, variar la intensidad de luz. Así para controlar la intensidad de luz del led debemos conectarlos a las salidas PWM.

Pero ¿qué son los pines de salida PWM?

Son un tipo de pines que al definirlos como salidas, pueden ser utilizados como pines PWM. Las siglas PWM significan Modulación por Ancho de Pulso (en inglés). Gracias a esta transferimos la información mediante una señal cuadrada, de 5 V como valor máximo y 0 V como valor mínimo.

Como vemos en la siguiente figura el “ciclo de trabajo” es la relación entre el tiempo que la señal está a 5 V y el tiempo que está a 0 V, expresado en tanto por ciento %.

pin pwm arduino

Así con los pines PWM podemos variar el ciclo de trabajo (Duty cycle) utilizando la función: analogWrite (pin, valor)

Donde:

  • Pin es el pin PWM donde está conectada la señal.
  • Valor es un valor de 0 a 255, donde 0 corresponde a 0% del ciclo de trabajo y 255 al 100% del ciclo de trabajo.

Los pines PWM son salidas de 8 bits, esto significa que tendremos 28 valores, es decir, podemos discretizar el ciclo de trabajo en 256 niveles, esto lo haremos con un número de 0 a 255. Ya que se empieza a contar desde el 0.

En definitiva, lo que hacemos es simular una señal analógica variando el tiempo del ciclo en que mantenemos activada la señal, de tal manera que la tensión que obtenemos en promedio será equivalente al valor de tensión que queremos obtener. Dicho de otra manera, en vez de dar diferentes valores de forma constante, gracias a la variación de la señal de salida en los ciclos de trabajo se obtienen valores medios equivalentes.

Por ejemplo, si escribimos:

analogWrite (pin, 127) obtendremos ciclos de trabajo del 50% y por tanto será equivalente a dar una señal de salida de 2,5 V constante.

Realmente al conectar a esta salida un diodo (con su resistencia de polarización), lo que estará sucediendo es que el diodo se estará encendiendo y apagando el 50% del tiempo, pero esto el ojo humano no es capaz de verlo, sino que en definitiva la percepción es que el diodo brilla a menor intensidad.

Por tanto, hay que tener en cuenta que la señal PWM NO ES UNA SEÑAL ANALÓGICA y que por tanto según lo que alimentemos puede generar algún tipo de problema por ejemplo en cargas inductivas (motores, electroimanes…) donde se generen corrientes inducidas, etc. También hay que tener en cuenta que si estamos alimentando un dispositivo que solo admite por ejemplo 3,3 V mediante señal PWM que va de 5 V a 0 V esto puede ocasionarle daños ya que le estamos suministrando cierto porcentaje de tiempo 5 V.

Esquema y montaje del circuito para el control de la intensidad de luz de un led con un potenciómetro.

Recordar que:

  • Conectamos el pin número 10 (PWM) al ánodo del led o terminal positivo (pata larga del led).
  • Los pines PWM son los que vienen marcadas en la placa con el símbolo ~
  • Conectamos el pin GND al cátodo del led o terminal negativo (pata corta del led) a través de la resistencia de 220 Ω. Como se ha dicho antes, esto está explicado en el siguiente post.

PROGRAMACIÓN PARA CONTROLAR EL BRILLO DE UN LED (IDE ARDUINO):

A continuación tenemos el programa para variar la intensidad de luz, recordad que las explicaciones de cada línea de código están tras la doble barra / / (esto hace transparente al IDE estas aclaraciones, por tanto puedes copiar y pegar así el código).

En nuestra página encontraréis el proyecto del “Marco de fotos con iluminación led” con el que podrás ampliar tus conocimientos sobre el uso y montaje de leds y potenciómetros con Arduino. ¡ÉCHALE UN VISTAZO!

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  • Entradas analógicas.
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  • Programación.

1 valoración en Marco de fotos con iluminación led

  1. Andrea González

    Muy bueno el marco de fotos. Compramos unos cuantos para la optativa de robótica de mi centro y funcionó super bien.

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Saludos del equipo de InputMakers y ¡Sigue siempre aprendiendo!

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