Construya su propia Fuente de alimentacion avanzada


Cuando se comienza a realizar proyectos de electrónica o robótica, en seguido nos damos  cuenta de inmediato que hay ciertas herramientas que no pueden faltar en nuestra  mesa de trabajo o en tu taller. Una de estas, es una fuente de alimentación. 

Existen varias formas de obtener voltaje para alimentar nuestros circuitos, por ejemplo ,con baterías recargables, cargadores (por ejemplo para teléfonos móviles   u otro aparato doméstico),fuentes basadas en reguladores discretos ,fuentes de laboratorio,etc.

Las baterías son costosas ,pesadas , poco duraderas , poco ecológicas por lo que  no deberíamos tomarlas  en cuenta para realizar proyectos. En cambio, tener una fuente de alimentación variable  que nos proporcione corrientes más altas y voltajes programables cierto rango, es algo muy práctico para que podamos alimentar todos los circuitos y prototipos que hagamos.

No hace mucho tiempo , todo el mundo que necesitaba un fuente «profesional» se lanzaba a auto-fabricarselas, dado que desafortunadamente no es un equipo que este al alcance de mucha gente

Afortunadamente los tiempos cambian y hoy es posible construirse una fuente  digital programable avanzada  en  unos sencillos pasos sin gastarse una fortuna y con la certeza de siempre funcionara, hecho que no siempre ocurre con las fuentes auto-construidas.

 

 

En la propuesta  de una fuente avanzada digital avanzada  con display a color  que vamos a proponer ,  por extraño  que parezca ,casi  no se requiere soldar nada  pues este montaje  se centra  en un  modulo compacto programable KKmon , que puede comprarse  por unos 25€ en Amazon    (o un precio similar en algunos portales chinos )  , y  constituye en su mismo  una fuente de alimentación  compacta  programable , gracias a una combinación de ajustes analógicos y funciones de control digital en un único dispositivo ya montado.

Este modulo por si mismo  es una fuente en si como vemos , pero para ofrecer un precio competitivo no incluye caja ,bornes  y sobre todo una parte importante como  es otra fuente fija  que proporcione  la tensión continua  de entrada.

Respecto a la fuente auxuliar, esta puede ser une fuente reciclada  de cualquier  otro dispositivo  como por ejemplo un cargador de un ordenador portátil ( u otro dispositivo electronico )  o simpplemente  cualquier transformador  entre  20-45v  con su correspondiente puente de diodos  que tengamos en  nuestro cajón   : la única condición es  que debe dar una salida  rectificada  y esta debe ser 1Voltio mayor que la máxima tensión que se requiera ,no superando en ningún caso  los 49V 

 

El esquema del montaje propuesto   es el siguiente;

fuentenueva.png

 

Como vemos tan solo necesitamos conectar la salida de   nuestra fuente auxiliar  AC/DC     a la entrada del modulo  KKmon  ,y su salida a unas bornas (rojo para el positivo  y negro para la masa)

El circuito ademas se completa con un interruptor que se intercala en los cables de Ac  y un led verde que con su correspondiente resistencia imitadora , el cual conectaremos a la salida de la fuente auxiliar

 

El modulo de control

 

El módulo KKmon  ,  tiene  un rango de Voltaje de salida es de 0 – 50.00 V, 0,01 V con  corriente de salida ajustable hasta 3.000 Amp en pasos de 0.001 a.

Incluye  función de auto apagado cuando se supera un umbral preestablecido y que puede almacenarse hasta en 10 grupos de valores de preset  y dos grupos valores rápidos.

Asimismo en la interfaz de los datos de ajuste, usted puede ajustar el valores  como  sobretensión, sobre-corriente, etc

modulo

 

Obviamente no nos podíamos olvidar  de la pantalla LCD  a color (cuyo  brillo es ajustable ),la cual  tiene la función de voltímetro , amperímetro y watimetro en este modelo  sobre el que ademas se pueden ver los valore de  preset de Voltaje, Corriente, Voltaje de salida, corriente de salida preestablecido,  potencia de salida , voltaje de entrada, etc.

Este módulo incluye ademas un ventilador de gran potencia de salida inteligente , que cuenta con  rodamiento de bolas  que se inicia automáticamente cuando la corriente de salida es más de 0,5 Amp,  con el fin  disipar el calor generado.Este modulo por cierto es enchufable  pudiendo desconectarse por si no se necesitase o simplemente  para  extraerlo   

IMG_20130301_010133[1].jpg

Como comentábamos al  principio de este post ,esta fuente necesita una tensión continua cuyo  valor de entrada puede estar comprendida entre   6  y  55 V , lo que significa que   55 V es el límite Voltaje  que no debe superare( de lo contrario, podría  quemarse) .Ademas esta  fuente como regla general deberá alimentarse  con una tensión  continua que debe ser 1V  la salida máxima  deseada

Este módulo tiene salida de protección contra cortocircuitos y protección de conexión inversa, aunque usted debe ser en estricta conformidad con conexión Descripción para conectar. Si conecta la fuente de alimentación con salida, el módulo será quemada.

Este modulo es configurable   gracias a su cuatro pulsadores y un botón giratorio  de control cuyas funciones son las siguientes:

  • Boton central : Ajuste de datos valor/extracto de la especificada Grupo de datos/store valor en el grupo de datos.u-set: Preajuste Voltaje de Salida
    i-set predefinidos: corriente de salida
    s-ovp: presente sobre-voltaje
    s-ocp: sobre-corriente actual
    s-opp: presente over-power
    B-LED: presente brillo de la pantalla
    m-pre: datos de regalo
  • M1; extracto de acceso directo:M1 los datos almacenados/página hasta a elegir/combinaciones de store.
  • M2; extracto de acceso directo: M2 datos almacenados/página abajo para elegir/combinaciones de tienda
  • On/Off: salida de abrir o cerrar.

 

Parámetros técnicos:

  • Rango de Voltaje de Entrada: 6 – 55 V
  • Voltaje de Salida gama: 0 – 50 V
  • Corriente de Salida: 0 – 2 A
  • Rango de Potencia de salida: 0 – 100 W
  • Dimensión: 79 mm * 43 mm * 48 mm (L * W * H)
  • Tamaño abierto: 71 mm * 39 mm
  • Voltaje de Salida precisión: ± (0.5% + 1 dígitos)
  • Corriente de Salida precisión: ± (0.5% + 2 dígitos)

 

 

Nota: en realidad    ya hay muchas variaciones comerciales  de estos modulos ,  los cuales  basicamente disponen de la misma logica   de control   y pantalla , pero con  diferencias potencias de salida:

 

Tipo del modelo: DPS3003

  • Voltaje de entrada: DC6-40V (DPS3003 / DPS3005);
  • Voltaje de salida: 0-32.00V (DPS3003 / DPS3005);
  • Corriente de salida: 0-3.000A (DPS3003);
  • Potencia de salida: 0-96W (DPS3003);

 

 

 

Tipo del modelo: DPS3005

  • Voltaje de entrada: DC6-40V (DPS3003 / DPS3005);
  • Voltaje de salida: 0-32.00V (DPS3003 / DPS3005);
  • Corriente de salida: 0-3.000A (DPS3003);
  • Potencia de salida: ; 0-160W (DPS3005);

 

 

Tipo del modelo:  DPS5005 (opcional)

  • Voltaje de entrada:  DC6-55V (DPS5005)
  • Voltaje de salida:  0-50.00V (DPS5005)
  • Corriente de salida:  0-5.000A (DPS3005 / DPS5005)
  • Potencia de salida:  0-250W (DPS5005)

 

 

El montaje de esta fuente  es en realidad   un proceso bastante sencillo una vez que se tengan todos los elementos descritos,

  • El modulo KKmon
  • Fuente auxiliar AC/DC de 20-40V  /2 amp
  • 2 Bornas
  • 1 led
  • 1 resistencia limita dora para el led
  • 1 Interruptor roscado de  1amp/220V
  • 1 Caja de plástico

Los pasos a seguir para montar la fuente son en realidad muy pocos. Como orientación resumimos los mas importantes a continuación:

  1. Fijaremos  en primer lugar la fuente auxiliar a la caja  usando por ejemplo una pistola de cola térmica

IMG_20130301_010219[1].jpg

2-Conectamos la salida de la fuente auxiliar al modulo Drok  NC    respetando escrupulosamente la polaridad. También igualmente conectaremos dos cables (rojo y negro ) para la salida .

IMG_20130301_010205[1].jpg

3-Los dos cables de salida los conectaremos a dos sendas bornas  Rojo y Negro que fijaremos al panel posterior practicando dos orificios en el

4-Practicamos asimismo   dos orificios para el interruptor , el led y el l modulo Drok  NC

 

IMG_20130301_010233[1].jpg

5-Soldaremos dos cables al interruptor de encendido lo cuales iran; directaemnte a un polo del enchufe y el otro a la entrada de AC de la Fuente auxiliar

 

img_20130301_0106371

6-Ya podemos fijar todos los elementos (led, el modulo Drok  NC  , el interruptor  y los bornes )    sobre el panel  en el frontal de este

 

img_20130301_0108511IMG_20130301_012057[1].jpg

 

7-Solo nos queda aplicar cola térmica a los elementos que puedan moverse ( l modulo Drok  NC , las bornas , el led  y el cable de red)    y colocando la tapa  abremos terminado nuestro montaje:

 

IMG_20130301_014902[1].jpg

 

 

 

NOTA :En este post hemos usado el l modulo Drok  NC ,pero  existen otros módulos muy semejantes al Drok  pero con tensiones o intensidades máximas menores

He aqui una tabla con algunos de  sus  característicos mas importantes:

ít
dp20v2a
dp30v3a
dp50v2a
dp50v5a
DPS3003
DPS3005
DPS5005
DPS3012
DPS5015
ID del Producto
993188
1050062
1050061
1062475
1062474
1062473
1065235
1072236
voltaje de entrada
4.5-23v
6-35v
6-55v
6-55v
6-40v
6-40v
6-55v
6-40v
6-60v
tensión de salida
0-20.0v
0-32.0v
0-50.00v
0-50.00v
0.00-32.00v
0.00-32.00v
0.00-50.00v
0.00-32.00v
0.00-50.00v
corriente de salida
0-2.00a
0-3.10a
0-2.000a
0-5.000a
0-3.000a
0-5.000a
0-5.000a
0-12.00a
0-15.00a
potencia de salida
0-40w
0-99w
0-100w
0-250w
0-96w
0-160w
0-250w
0-384w
0-750w
resolución de voltaje
0.1v
0.1v
0.01v
0.01v
0.01v
0.01v
0.01v
0.01v
0.01v
resolución actual
 0.01a
 0.01a
0.001a
0.001a
0.001a
0.001a
0.001a
 0.01a
 0.01a
tamaño del producto
79 * 34 * 26mm
79 * 34 * 26mm
79*34*48

mm

79*34*48

mm

79*43*41

mm

79*43*48

mm

79*43*48

mm

79 * 43 * 48 mm (pantalla)

93 * 71 * 41mm

(poder)

79 * 43 * 48 mm (pantalla)

93 * 71 * 41mm

(poder)

pantalla
LCD
LCD
LCD en color
LCD en color
LCD en color
LCD en color
LCD en color
LCD en color
LCD en color
abanico
no (no es necesario)
YES
YES
no (no es necesario)
no (no es necesario)
no (no es necesario)
no (no es necesario)
YES
YES
Carga la batería
NO
NO
NO
sí (pero necesita un diodo)
Sí (pero necesita un diodo, será con el módulo)
YES

 

Tipos de tiras de leds RGB


Antes de comenzar un proyecto que involucre tiras de leds SMS como por ejemplo la famosa emulación del sistema Ambilight de Philips , probablemente deberíamos identificar las diferencias entre las tiras de leds  comerciales  , las cuales actualmente están basadas en WS2801, WS2811  o en el  WS2812 (también llamadas «strips»).

La mayoría de los proyectos y las descripciones que circulan por la red  están a veces mezclados, y cuando uno se sumerge en tiras de LED por primera vez, estos números de los modelos puede ser un terreno  bastante confuso.

Realmente los números de modelo WS2801, WS2811 y WS2812 se refieren realmente a diferentes «cosas». El WS2801 y el WS2811 son circuitos integrados de  gestion de LEDs RGB .Estos IC pueden controlar hasta 3 LEDs, típicamente Rojo, Verde y Azul  de modo que  se colocan  cerca  de cada led , así que usted como espectador verá el resultado del color mezclado. El WS2812 sin embargo es un WS2811 colocado dentro de un paquete 5050 LED.,el cual  es un paquete muy común de 3 LED (rojo, verde, azul), en un compartimento  de 5 mm x 5 mm.Es decir,  un  WS2812 es el mismo paquete pero con un controlador adicional de LED WS2811 IC incluido.Resumiendo :un WS2812 combina un LED RGB 5050 con un controlador WS2811

Otras diferencia bien acusada  de los strips  de leds  , es que mientras  las tiras WS2801 necesitaban 4 hilos, las tiras WS2811 / WS2812 sólo necesitan 3 hilos.

En efecto el WS2801 utiliza una línea de reloj independiente, lo cual puede verse como una ventaja,  puesto que  el WS2811 / WS2812 no lo lo requiren.De hecho los modelos de tiras de leds   WS2811 / WS2812 dependen del envío de datos que coincidan con un tiempo muy ajustado.

Adicionalmente  la ventaja de la WS2812, sin embargo, es que la producción de estos combos en tiras es más fácil y por lo tanto más barato, y cada RGB LED toma mucho menos espacio en tiras lo cual también tiene innegables ventajas.

 

A continuación  mostramos  una lista de  chipsets  así como algunas notas sobre ellos  extraída de las hojas de datos o de la experimentación

 

Chipset Supporte libreria Fastled Conexiones Color Bits Data Rate PWM Rate Chipset Power Draw
APA102/DOTSTAR 4 8 ~24Mbps 20khz 0.9ma@5v
WS2811 3 8 800kbps 400Hz 5mw / 1ma@5v
WS2812B/NEOPIXEL 3 8 800kbps 400Hz 5mw / 1ma@5v
TM1809/TM1812 3 8 800kbps 400Hz 7.2mw / 0.6ma@12v
TM1803 3 8 400kbps 400Hz 7.2mw / 0.6ma@12v
TM1804 3 8 800kbps 400Hz 7.2mw / 0.6ma@12v
WS2801 4 8 1Mbps 2.5kHz 60mw / 5ma@12v
UCS1903 3 8 400kbps unknown ?
UCS2903 3 8 800kbps unknown ?
LPD8806 4 7 1-20Mbps 4kHz ?
P9813 4 8 1-15Mbps 4.5kHz ?
SM16716 4 8 ? ? ?
TM1829 X 3 8 1.6Mbps/800kbps 7kHz 6ma@12v
TLS3001 X ? 12 ? ? ?
TLC5940 X 4 12 ? ? ?
TLC5947 X 4 12 ? ? ?
LPD1886 X 3 12 ? ? ?

Chipset power draw es la cantidad de potencia que un solo chip extrae cuando los leds están apagados, pero la alimentación está conectada

 

Veamos  ahora algunas notas  de sus características :

  • Ws2801 : más antiguo, barato,  pero lento (1Mbps).  Es propenso a fallar en longitudes más largas, y sobre todo si la aplicion usa mayores tasas de datos .   

 

ws2801

  • Tm1809 / 1804/1812 : Es muy similar en el protocolo al ws8211 y el coste similar. Utiliza  un IC por 3 rgb leds.Puede haber interferencia de línea (el 1809 controla 3 rgb píxeles, los 1804 controles 1 )
  • Tm1803 : versión más lenta de la tm1809, vendido principalmente por radio shack.
  •  APA102 – Adafruit  los vende estos como dotstars. La velocidad de datos soportada  es muy rápida (llega a 24Mhz) y son  validos para aplicaciones que requieran  alta tasa de actualización. Recomendados estos sobre casi cualquier otra cosa si se busca  actualizaciones frecuentes.
  • Ws2811 / ws2812 / ws2812B -Adafruit vende estos modulos como «neopixels».  Muy bien precio:(30 leds / m por $ 6, 60 leds / m por $ 11!).  Velocidad de datos es muy lenta (800Kbps).  También  muchas de las tiras sconstan de  1 led, 1 controlador, por lo que puede cortar cada modulo por  cada led. Incluso mejor, es la variante ws2812, que  el  led y el chip van en un solo paquete por lo que puede ser muy compacto (en algunas sitio en internet  todavía lo venden como ws2811 – pero el protocolo es el mismo). Desafortunadamente, su protocolo de datos requiere interrumpir las interrupciones en el avr mientras se escriben los datos, por lo que el uso de estos leds interferirá en procsos interbnos de la CPU como las bibliotecas de IR ,  el uso de i2c  o serial.
  • Lpd8806’s – menos barato (más cerca de $ 16 / meter enviado por 48 / m), pero súper rápido (!llega  a más de 22Mbps!). Además, están emparejados, por lo que implementa un controlador por 2 rgb píxeles. A tener en cuenta que estos sólo realmente  pueden  mostrar 7 bits por canal, ( y no 8,) por lo que sólo puede mostrar 128 niveles diferentes de luz para cada canal de color. API de programación sigue siendo 8 bits, pero el bit bajo no tiene sentido.
  • P9813 – Éste es el chipset usado en la iluminación de Control Total de Cool Neon.
  • UCS1903 – similar a tm1809 / ws2811.  Muy  lento protocolo, pues opsorta cerca de 400kbps.
  • UCS1904 / 2903 – más cerca en el tiempo de la ws2811. Algunas personas lo encuentran interesante
  • SM16716 – no muy conocido .Usa un protocolo complejo.
  • GW6205 – no muy conocido.
  • LPD1886 – un chipset de 3 hilos que es de 12 bits por píxel en lugar del normalmente 7/8-bit por píxel como  la mayoría de los chipsets restantes vistos  hasta ahora
  • Controladores DMX (DMXSIMPLE o DMXSERIAL) – si controla sus leds usando DMX desde un arduino, esto requerida  DMX usando el resto de la #include <DmxSimple.h> led – Tenfg en cuenta que #include <DmxSimple.h> o #include <DmxSerial.h> antes de #include <FastLED.h> para utilizar la salida DMX.
  • Adafruit Pixie leds (PIXIE) – Son led superpotentes de 3W . Tambien con el fin de utilizar estos leds necesita #include <SoftwareSerial.h> antes de #include <FastLED.h> .
  • TM1829 – similar a la TM1809 / WS2811, pero también permite establecer 32 niveles de corriente base para el control de brillo / uso de energía 
  • TLS3001 – Es de 12 bits por color frente a 8 bits para la mayoría de los chipsets 
  • TI TLC5940 – Soporte de color de 12 bits,  que ayuda la la corrección del color, 16 canales llevados por la placa que hace RGBW con las configuraciones como esto.
  • TI TLC5947 como anteriormente, pero con 24 canales

 

 

En resumen su selección   depende del tipo de microcontrolador que vaya a utilizar y de cuáles son compatibles con la aplicación o biblioteca que va a utilizar.

Por ejemplo, en los proyectos basados en Arduino funcionaran  bien con cualquiera de estas  tiras  de led   ya que todo se ejecuta en tiempo real.
Sin embargo cuando se utiliza una Raspeberry  Pi , con un WS2811 / WS2812 puede ser un poco más difícil debido a las necesidades de tiempo estricto. Un Raspberry Pi normalmente ejecuta Linux, que no es un llamado Sistema Operativo en tiempo real, donde la temporización prevista podría ser interrumpida por otras actividades de fondo.

Aunque el WS2801 solía ser el mas  popular, poco a poco  tanto el WS2812 como el  WS2811 parecen a  ser los mas usados quizás porque son mucho mas económicos y requiren menos conexiones .