D3806-Fuente de alimentación regulable (6A)

Construcción de una fuente de alimentación, con ajuste de tensión y corriente, controlada por microprocesador. Se utiliza el módulo D3806 (Bost-Buck converter DC-DC), el cuál permite regular la tensión de salida entre 0 y 38 voltios, limitar la corriente de salida entre 0 y 6 amperios… y con un rendimiento aproximado del 80%.

D3806 (DC-DC Converter)

El módulo D3806 es un conversor de tensión DC-DC, puede ser muy útil para construir una fuente de alimentación o para controlar la carga de baterías utilizando un panel solar.

Módulo D3806

Características principales

  • Visualización en display de 7 segmentos
  • Control: Tensión constante/Corriente constante
  • 3 indicadores LED (CV,CC,OUT)
  • Salida de tensión en modo automático o manual
  • Medida configurable: Voltios, Amperios, Vatios, Amperios Hora
  • Memoria para almacenar los valores actuales
  • 9 memorias para almacenar valores prefijados por el usuario

D3806 - Memorias

Información técnica

  • Tensión  de entrada: 10 V ~ 40 V
  • Corriente de entrada: 0 ~ 8A
  • Tensión de salida: 0 ~ 38 V
  • Corriente de salida: 0 ~ 6A
  • Resolución de la medida en voltios: 0,01 V
  • Resolución de la medida en amperios: 0,001 A
  • Resolución de la medida en vatios: 0,001 W
  • Resolución de la medida de energía: 0,001AH
  • Eficiencia aproximada: 80%
  • Rizado en la salida: <50 mV
  • Temperatura de trabajo:-40C ~ + 85 C
  • Frecuencia de trabajo: 150 KHz

D3806 - Esquema por bloques

 

Fuente de alimentación

Para suministrar la tensión del entrada al módulo D3806, he utilizado una fuente de alimentación conmutada de 150W (12V / 12,5A).

Fuente de alimentación

La potencia de la fuente de alimentación de entrada podría limitar las prestaciones del módulo D3806. Como es lógico, la potencia de salida de un conversor DC-DC siempre es inferior a la potencia de entrada. Si la eficiencia de este módulo es del 80%, la potencia máxima que podemos obtener a la salida del módulo D3806 será:

150 x 0,8 = 120 W

Para la base de esta fuente de alimentación se utiliza una chapa, con el fin de dar rigidez al conjunto. El resto de la caja se construye con metacrilato de color rojo semi transparente. La serigrafía del frontal se graba en el propio metacrilato con una fresadora digital (CNC).

Frontal de la fuente de alimentación

En el video siguiente, primera parte, se puede ver con más detalle la construcción de la caja y las primeras pruebas de funcionamiento del módulo D3806.

En el video siguiente, segunda parte, se realiza el montaje de todo el conjunto. También se muestran los detalles de todo el cableado y sus componentes, y se comprueba el correcto funcionamiento de esta fuente de alimentación.

En el video siguiente, tercera parte, se realiza la calibración del módulo D3806. También se hacen pruebas de funcionamiento con una carga resistiva, y se cargan 2 baterías de Ni-MH con corriente constante.

Vúmetro RGB con ARDUINO

Construcción de un vúmetro LED RGB, controlado por Arduino. Este montaje consiste en un par de tiras RGB de un metro, con 30 LED SMD de tipo inteligente (WS2812) cada una. Este tipo de diodos incluye en su interior su propio controlador. Los diodos WS2812 disponen de una entrada de datos, la salida y los dos pines de alimentación. La información se transmite en serie, desplazando los datos de un pixel hacia el siguiente, y cada pixel utiliza 24 bit de información… 8 bit por cada color (RGB). El control de este vúmetro LED se realiza con Arduino. Micrófono amplificadoEl sonido se capta mediante un micrófono amplificado, de manera que no es necesario realizar ninguna conexión eléctrica entre el reproductor de audio y el vúmetro. Para facilitar el uso de este vúmetro en cualquier lugar, la alimentación de 5V se suministra con el módulo ‘Step Down-ConverterMP1584. De esta manera es posible alimentar este vúmetro con cualquier alimentador de continua, entre 6 y 28 voltios. Así podría utilizarse también dentro del coche, alimentado desde los 12V de la batería, y mostrar los efectos luminosos al ritmo del sonido del auto radio.

Tiras LED WS2812

Existen varios tipos de tiras LED RGB, pudiendo elegir la separación entre diodos y el grado de protección IP. Cuanto mayor sea el número de diodos LED por metro, mejor será el efecto luminoso que se pretenda mostrar (mayor resolución y brillo), pero el consumo también será mayor. Dependiendo del lugar donde se vayan a instalar las tiras LED, podremos elegir un grado de protección IP. El acabado IP67 permite utilizar estas tiras LED a la intemperie, protegiendo todos sus componentes electrónicos contra el agua y el polvo. Los consumos que se muestran en la tabla siguiente, son consumos máximos (cuando se encienden los tres colores de cada pixel a máximo brillo).

Las tiras LED WS2812 necesitan 3 hilos de conexión, 2 para la alimentación y 1 para datos. Las tiras LED se pueden cortar al tamaño que se necesite, y también se pueden ampliar juntando la salida de una de ellas con la entrada de otra. Cuando se vayan a utilizar tiras de gran tamaño, es importante conectar los hilos de alimentación con cable en varios puntos. Así se evitará la caída de tensión a lo largo de la línea, lo que provocaría un cambio de color y brillo sobre el color que se pretenda mostrar.

Conexiones tiras WS812

Descripción del circuito

Este vúmetro LED no necesita una conexión eléctrica con la fuente de sonido, facilitando así su uso y pudiendo mostrar efectos luminosos al ritmo del sonido de una sala, dentro de un coche, etc.. El sonido se capta por un micrófono de tipo ‘Electret‘, el cual se amplifica con un operacional, hasta conseguir el nivel necesario para excitar la entrada analógica del micro-controlador de Arduino ATMEGA328P .

En el esquema se muestra el montaje del micrófono y el amplificador operacional, pero también podría utilizarse un módulo SMD ya montado, el cuál se vende para el uso con Arduino, y conectar su salida de audio con la entrada A0 de Arduino. Para facilitar el uso de este vúmetro en cualquier lugar, la alimentación de 5V se suministra con el módulo ‘Step Down-ConverterMP1584.

Construcción del vúmetro

El circuito de control del vúmetro lo he montado en una placa de circuito impreso de tipo universal.

CPU: Vúmetro RGB

Posteriormente fabriqué una caja con metacrilato, haciendo la serigrafía con la CNC.

Vúmetro RGB: Módulo de control

A continuación se muestra el vúmetro LED funcionando.

Vúmetro RGB en pruebas

Firmware ARDUINO

El código de Arduino que he utilizado para este proyecto lo conseguí como un comentario en Internet. No conozco el autor del código, y por eso no figura su nombre en la cabecera. Este código, junto con la librería de control necesaria para el WS2812, se puede descargar desde el siguiente enlace: Vúmetro RGB

Flexo LED para el automóvil… con ajuste de luz

Construcción de un flexo LED de 3W para el automóvil (12/24 VDC). El ciruito de control está basado en el módulo Set Down Converter MP1584, de alto rendimiento (90% aprox.) y puede alimentarse con 12 o 24V a través de un conector de tipo mechero. El circuito de control do tensión del MP1584 se modifica, adaptándolo a las necesidades del diodo LED que se utiliza. De esta manera es posible controlar la cantidad de luz que suministra el diodo LED (Dimmer), sin permitir que se pueda sobrepasar la corriente máxima del diodo.

Flexo LED

Construcción del flexo

Para fabricar el flexo vamos a construir una espiral con alambre o cobre, yo he utilizado hilo de cobre de 1,3 mm.  Con la ayuda de una varilla roscada de 6 mm, se arrolla el cobre, de esta manera quedará en su interior el hueco suficiente para introducir los 2 hilos de alimentación y el alambre tensor, imprescindible para dar rigidez al flexo. El espiral de cobre se protege con macarrón termo-retráctil de 10 mm.

Material para el Flexo LED

La carcasa/soporte del LED se construye utilizando un tirador de aluminio, cortándolo por la mitad para construir así una caja. Los laterales se cierran con dos trozos de metacrilato, pegados en el lateral de la tapa superior con adhesivo de 2 componentes (Araldit, Nural).

Control de brillo

Este flexo se construye con un diodo LED de 3W, el cuál funciona con una corriente nominal de 300 mA. Para conseguir que en este flexo sea regulable su luz, calculamos la tensión mínima de encendido del diodo LED y su tensión nominal de funcionamiento. El circuito de control del LED está construido con el módulo MP1584 (Step-Down Converter). Este módulo puede funcionar con tensiones de entrada entre 4,5 y 28 VDC. De esta manera el flexo puede utilizarse en vehículos de 12 y 24 V, ya que su tensión de salida no depende de la tensión de entrada.

Tensión mínima del LED

Ponemos el ajuste de tensión de salida del módulo MP1584 al mínimo y vamos subiendo la tensión de salida hasta que el diodo LED comience a iluminar (umbral de encendido). Este valor de tensión es el que utilizaremos como referencia, para calcular el valor de la resistencia con el brillo ajustado al mínimo.

Tensión mínima LED

Tensión nominal del LED

Intercalando un amperímetro entre la salida del módulo de control y el diodo LED, ajustamos la tensión de salida hasta medir los 300 mA de consumo. En este caso medimos una tensión de 10,09 voltios, y esta será la tensión máxima que debería entregar el módulo MP1584 cuando el brillo esté ajustado al máximo.

Tensión máxima del LED

Esquema

Una vez conocidos los valores mínimo y máximo que necesitamos para regular el brillo, calculamos los valores de la resistencia y potenciómetro que debemos utilizar. Sustituimos la resistencia ajustable del circuito MP1584 (150 K) por una resistencia de 68 K en serie con un potenciómetro de 20 K.

Esquema: Flexo LED

Montaje

A continuación se puede ver el aspecto del interior de este flexo LED. El circuito impreso está sujeto con cinta adhesiva de doble cara, intercalando un aislante entre el aluminio y la placa. El potenciómetro también está sujeto a la caja de la misma forma, pero reforzado con adhesivo termo-fundible.

Interior del Flexo LED

Conversor DC-DC de 3A / Cargador iPhone

Funcionamiento del módulo MP1584, conversor DC-DC de alta eficiencia hasta 3 amperios (Step-Down Converter). Análisis de la forma de onda, comprobación de corriente máxima, eficiencia y posibles radiaciones EMI (Electromagnetic Interference). Ajustes necesarios para utilizar el módulo MP1584, y construir un cargador USB de dos salidas para el automóvil.

Esquema MP1584
Esquema MP1584
MP1584, esquema por bloques
MP1584, esquema por bloques

El chip MP1584 es un reductor de tensión, que trabaja modulando el ancho de impulso (PWM) en alta frecuencia. La tensión de salida la entrega un MOSFET de potencia, que permite una salida máxima de 3A. El circuito dispone de un bucle de arranque rápido y un circuito de fácil compensación.

MP1584, medida en el pin 1 (SW)
MP1584, medida en el pin 1 (SW)

La tensión de entrada dispone de un amplio rango, entre 4.5V y 28V, permitiendo elegir su tensión de salida (estabilizada) entre 0,8V, y la tensión de entrada memos 1V aproximadamente. El chip dispone de un pin de habilitación (pin 2), lo que le permitiría trabajar con baterías, consumiendo aproximadamente 100μA de corriente cuando está en reposo. Las pérdidas de conversión son bajas, su eficiencia varía en función de la tensión de entrada-salida y su consumo. Con una tensión de entrada de 12V y salida de 5V / 1A, su eficiencia está muy próxima al 90%. Aprovechando las altas prestaciones y tamaño reducido del módulo MP1584, es muy útil para utilizarlo como cargador-alimentador de 5VDC en el automóvil. Pudiendo conectarlo con baterías de 12 ó 24V.

Cargador de tipo mechero para iPhone
Cargador de tipo mechero para iPhone
Frecuencia (MP1584)
Frecuencia (MP1584)

La frecuencia de conmutación del PWM puede ajustarse entre 100KHz y 1,5MHZ, modificando el valor de la resistencia que va conectada entre el pin 6 y masa. Modificando la frecuencia, es posible minimizar al máximo las posibles interferencias y ruido EMI (Interferencia Electromagnética), señales que podrían afectar a equipos receptores de radio, aplicaciones ADSL, etc.