Iluminación superior

La iluminación superior consta de un par de leds RGB de 1cm de tamaño de carcasa traslúcida. Estos leds tienen las siguientes características técnicas:

1. Consumen 20 mA por color y son de cátodo común.
2. Presentan una intensidad luminosade 2500-3000mcd/W para el color rojo, 18000-20000mcd/W para el color verde y 8000-10000mcd/W para el color azul.
3. Presentan un ángulo de visión de 30 grados.
4. Cada led puede funcionar cuando se el somete a una diferencia de tensión de 2V-2,2 V para el color rojo, y de 3V-3,2 V para los colores verde y azul.

En la siguiente imagen puede verse uno de los leds empleados. La patilla más larga corresponde al cátodo.

Led RGB traslúcido

 

Si bien existen dos tipos de configuraciones de leds RGB: ándo común o cátodo común, debido a que el arduino tiene unas salidas analógicas de ciclo variable siempre a 5V, se decidió emplear los leds de cátodo común ya que facilitaban su uso.

En el caso actual, se empleó la configuración de cátodo común.

Puede verse en el esquema anterior que las patillas numeradas desde el número 1 al 4 de arriba a abajo del led, corresponden a las conexiones rojo, cátodo, verde y azul.

De acuerdo con el esquema inicial del teclado, habían cuatro leds en total para garantizar la iluminación del teclado:

1. Dos leds que retroiluminan a dos válvulas de vacío en la parte central posterior del bastidos justo delante de la caja de máquinas.
2. Un led a cada lado del teclado en los extremos del brazo de iluminación.
   

Los dos primeros son puramente decorativos y los dos segundos son los que podrían iluminar realmente al teclado en un ambiente de trabajo oscuro. Por lo tanto, si tenemos que garantizar la máxima potencia posible a algún led, estos serán los de iluminación lateral; siendo los leds centrales puramente testimoniales.

Para poder regular el color de los leds, se montaron unos potenciómetros de 1M𝛀 conectados a una diferencia de potencial de 5V, de forma que el regularo se deslizaba sobre cualquier posición de potenciómetro, variando la tensión medida y por lo tanto cambiando el valor de la intensidad del color correspondiente.

Por lo tanto, para esta aplicación hacían falta tres potenciómetros, uno por cada color, y al menos tres salidas analógicas, una por cada color.

Cálculo de intensidades

Como se ha visto en los apartados anteriores, cada color de cada led puede llegar a consumir un máximo de 20mA. Sin embargo, cada salida analógica del arduino, no puede superar los 40mA de corriente. Esta restricción imipide que no se pueda conectar más que dos leds RGB por cada salida analógica del arduino.

En previsión de que algún led pudiera deteriorarse con el uso, cortocircuitarse, que hubiera un fallo en la conexión y no hubiera ciruclación de corriente o cualquier otra cuestión, se va a diseñar el circuito electrónico de control de los leds asumiendo que que en un momento dado, toda la corriente máxima que es capaz de suministrar la salida PWM del arduino pueda llegar a los leds.

Como cada led puede soportar hasta 20mA como máximo, eso significa que cada salida PWM puede llegar a alimentar en el mejor de los casos a dos leds RGB a la vez.

Asumiendo que pasan esos 40mA como máximo y que la salida PWM del arduino siempre presenta 5V de tensión, con independencia del ciclo de trabajo asignado, eso significa que si

1. El color rojo del led RGB debe funcionar entre un mínimo de 2V y un máximo de 2.2V, la tensión debe de caer entre un mínimo de 2.8V y 3V. Si circulan 20mA de intensidad, según la ley de Ohm, entonces se necesita una resistencia en serie con el led RGB de R=V/I = 3V/0.020 = 150𝛀 y un mínimo de 140𝛀.
2. Tanto el color verde como el azul del led RGB debe funcionar entre un mínimo de 3V y un máximo de 3.2V, la tensión debe de caer entre un mínimo de 1.8V y 2V. Si circulan 20mA de intensidad, según la ley de Ohm, entonces se necesita una resistencia en serie con el led RGB RGB de R=V/I = 2V/0.020 = 100𝛀 y un mínimo de 90𝛀.
   

Con esta configuración sólo se podían iluminar hasta dos leds por cada salida analógica. Así que se decidió conectar los dos leds de iluminación lateral a las salidads 3, 5 y 6, que corresponderían a los colores RGB respectivamente y los otros dos leds centrales a las salidas analógicas 9, 10 y 11 que corresponderían respectivamente a los colores RGB. 

Circuito

Por lo tanto, el circuito con arduino quedaría de la siguiente manera

Esquema de conexión de los componentes

Esquema electrónico de conexión de los relés de estado sólido y de los leds de iluminación al arduino

Se puede descargar el fichero Fritzing con el esquema de conexión.