Lámpara LED + Meanwell LDD-H + arduino

Tema en 'Taller de Arduino' iniciado por carmamezo, 19 Abr 2020.

  1. carmamezo

    carmamezo

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    Hola, gracias al confinamiento y que tengo bastante tiempo libre (me aburro mucho), os mando un ejemplo de una lámpara LED con arduino y control de corriente. Es un simple ejemplo para ver cómo realizar una lámpara LED con control de corriente de manera bastante sencilla por si alguno está interesado en hacerse algo a medida.

    MATERIALES:
    - Lámpara LED, yo he usado una lámpara de 5 canales con 5 leds por canal. La he comprado en Aliexpress y la he configurado un poco al gusto, os comento los canales:
    CH1 -> 3UV (425nm) + 2 XTE Royal blue
    CH2 -> 5 XTE Royal blue
    CH3 -> 3 XTE Blanco neutro 6500k + 2 XTE Blanco cálido 5000k
    CH4 -> 2 cyan (495nm) + 3 azul
    CH5 -> 3 UV (425nm) + 2 XTE Royal blue
    (al ser LEDs chinos, los cree XTE y XPE serán imitaciones, lo suyo es hacerse una lámpara con LEDs de calidad CREE y a poder ser de 1000-1500mA para nuestros acuarios). El ejemplo está hecho con una lámpara pero es aplicable a series de LED hechos a medida.
    35€

    - Placa de control Meanwell (aliexpress), en este caso he comprado una placa para 5 canales meanwell LDD-H. La placa tiene la entrada de potencia, la salida a las series de LEDs y 5 entradas PWM para el control de dimeo. La verdad es que el chino me ha mandado una placa con las bornas de salida a los LEDs al revés que he tenido que resoldar y luego me ha dado bastantes problemas porque un canal no hacía bien contacto, pero bueno, ya lo he resuelto.
    10€

    - 5 MEANWELL LDD-H (mouser.com), en mi caso he usado 3-> LDD-700H (700mA) para los UV y Especiales + 2 -> LDD-1000H (1000mA) para los blancos y azules XTE. 5€/u

    - Arduino NANO (hasta 6 canales PWM). 2-3€

    - Fuente de alimentación de 24Vdc/5A (connmutada normal). En mi caso con 24Vdc voy que chuto dado que los 5 leds como mucho requieren 18-20Vdc para funcionar.
    13€

    Para este ejemplo he querido independizar la parte de potencia de la parte de control, por lo que he usado unos optoacopladores (PC817) a las salidas PWM del arduino para que la alimentación del arduino (USB del PC) sea independiente de la alimentación de la lámpara (24Vdc). Para la salida PWM de 5Vdc de los optoacopladores he usado una fuente de alimentación LM7805 conectada directamente a la fuente de 24Vdc. Os adjunto fotos, plano eléctrico, sketch de arduino, tengo un vídeo pero pesa demasiado.
    Lo único que he hecho es una interfaz serie con el PC, para mandar una serie de comandos al arduino, primero le mandamos el canal que queremos escribir "CHx" donde x es el número del canal (1-5) y luego el arduino nos responde pidiendo que enviemos el valor (0-255) para activar la salida PWM de ese canal en concreto. Adjunto también el sketch (que es una chorradita).

    Si os parece interasante, podemos seguir poco a poco añadiendo cosas (un reloj RTC, una pantalla táctil, un control de amanecer/atardecer, un control de luz de luna, un control PWM externo para poder controlar muchas más series de led de este tipo al mismo tiempo con un solo arduino...)
     

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  2. Brian69

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    Muy interesante, yo tengo una pantalla hecha por mi y estoy intentando dimmearla con Arduino y este post me viene de perlas.
    :wbyim59[1:wbyim59[1
     
  3. carmamezo

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    Hola, el control con fuentes de corriente es muy útil para evitar los molestos parpadeos que se producen en los leds con fuentes de tensión constante y dimmeo directo mediante FETs. En el caso del dimmeo con FETs al bajar mucho el ancho de pulso del PWM los leds comienzan a parpadear visiblemente, aunque siempre parpadean (hay que poner algún tipo de condensador en paralelo), en el caso de fuentes dimmables no ocurre este efecto dado que la tensión o corriente (como en los LDD-H) es cte.
    Las fuentes de corriente darán una salida de voltaje que subirá/bajará automaticamente para garantizar que la corriente es la deseada.

    Con esta solución tenemos varios PROS:
    - No necesitamos una fuente dimmable, podemos usar una fuente de tensión constante barata, bastará seleccionar aquella que nos de la tensión necesaria y la corriente necesaria. Lo que ahorramos de fuente lo gastamos en reguladores LDD-H eso sí.
    - Podemos regular canales independientemente con una única fuente de alimentación (los LDD-H ocupan bastante menos que una fuente).
    - No hay que calcular una fuente de tensión ajustada para la serie de LEDs. Lo único que hay que tener en cuenta es que a la entrada de los Meanwell LDD-H tiene que haber AL MENOS 3Vdc (mejor 4V para cubrirse) más de los van a requerir la serie de LEDs que pongamos a la salida y como máximo podremos alimentar los LDD-H con 56Vdc de entrada (52Vdc de salida, por lo que como mucho podremos conectar series de 16 LEDs +-). LEED BIEN LA HOJA DE DATOS DE MEANWELL.
    - Las series de LEDs no tienen que tener el mismo número de LEDs, pueden convivir series de número de LEDs distintas en cada LDD-H sin problemas y todos aliementados de la misma fuente.
    - No hay parpadeos en los LEDs.
    - La corriente que pasa por los LEDs esta regulada (no depende de la caída de tensión en cada led), en caso de cortocircuitar un LED en la serie no pasa absolutamente nada, no se dispara la corriente en la serie quemando el resto. Podemos seriar LEDs con distintos voltajes sin problema (siempre teniendo en cuenta la corriente max).
    - La entrada PWM de los LDD-H es compatible con arduino (PWM 0-5Vdc - 1kHz). Hay que tener en cuenta que la entrada PWM debe tener una resistencia de pull down para que cuando no hay PWM la serie se apague (en caso de que la entrada PWM quede flotante, los meanwell dan el 100% de salida).
    - Se puede dimmar de 0-100% en TODO el rango, en las fotos que adjunté la salida estaba a 10/255=4%.

    Pongo un ejemplo para el calculo de los elementos.
    Tenemos 4 series de LEDs (10Leds de 1000mA, 10Leds de 1000mA, 5 Leds de 700mA, 5 Leds de 700mA)
    Los Meanwell a seleccionar es fácil 2xLDD1000H (1000mA) + 2xLDD700H (700mA)
    La fuente a seleccionar tendrá que tener 4Vdc más que la serie con más voltaje, en este caso las series de 10Leds (supongamos 32Vdc aprox). Necesitaríamos una fuente de al menos 36Vdc (aunque puede ser mayor, hasta 56Vdc). En cuanto al amperaje de la fuente, tendrá que ser capaz de suministrar corriente a las 4 series (3400mA) una fuente de 4A sería más que suficiente. Este es un cálculo de corriente muy a groso modo, se debe tener en cuenta que los reguladores siempre dan de salida 3Vdc menos que de entrada sabiendo que la potencia en la entrada es igual que la potencia en la salida por el rendimiento (95% aprox), la corriente a la entrada de los reguladores siempre será más baja que la corriente de salida, por lo que si necesitamos calcular una fuente MUY ajustada de corriente podemos hacer el cálculo: Pin*n=Pout -> Vin*Iin*n=Vout*Iout (siendo n el rendimiento), despejando Iin=(Vout*Iout)/(Vin*n)
    Para la serie de 1000mA con una Vin de 36Vdc y una Vout de 32Vdc y una Iout de 1000mA siendo n=0.95 (95%) -> Iin=935mA
    Para la serie de 700mA con una Vin de 36Vdc y una Vout de 16Vdc y una Iout de 700mA siendo n=0.95 -> Iin=327mA (OJO que el rendimiento baja cuanta mayor diferencia haya entre Vin y Vout, en este caso n debiera ser 92% aprox)
    Por lo que la corriente total consumida al 100% serían 2*935mA + 2*327mA = 2524mA, unos 2,5A en total (casi 1A menos que lo calculado antes).

    https://www.meanwell-web.com/content/files/pdfs/productPdfs/MW/LDD-H/ldd-h-spec.pdf

    Siento mucho el rollo de post. Espero que os sea de ayuda.
     
    Última edición: 23 Abr 2020
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  4. karagos

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    hola, primero buen trabajo y ahora a lio.

    ...No hay que calcular una fuente de tensión ajustada para la serie de LEDs...
    .. Las series de LEDs no tienen que tener el mismo número de LEDs, pueden convivir series de número de LEDs distintas en cada LDD-H sin problemas y todos alimentados de la misma fuente...

    ¿Aqui comentas que el voltaje(tension) sobrante lo ignora?
    es decir una fuente de 48v puede alimentar perfectamente 5 led(15v +-)


    ...La fuente a seleccionar tendrá que tener 4Vdc más que la serie con más voltaje, en este caso las series de 10Leds (supongamos 32Vdc aprox). Necesitaríamos una fuente de al menos 36Vdc (aunque puede ser mayor, hasta 56Vdc)...
    ¿con la premisa anterior suplimos este problema?

    ...se debe tener en cuenta que los reguladores siempre dan de salida 3Vdc menos que de entrada ... una Iout de 700mA siendo n=0.95 -> Iin=327mA...

    ¿Al final que corriente recibe la serie de 5 led, 700mA o 327mA?

    ...(OJO que el rendimiento baja cuanta mayor diferencia haya entre Vin y Vout, en este caso n debiera ser 92% aprox)...
    Aqui tengo la misma duda, lo que perdemos es eficiencia, es decir energía perdida...
    o perdida de corriente(mA) efectiva al led...
    o que si vamos justos de aperaje tenemos riesgo de quedarnos cortos.
    un saludo
     
    Última edición: 2 Feb 2021
  5. carmamezo

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    Lo primero, gracias por leerte mi post y ahorrarme el reescribir todo...


    Las aclaraciones están sobre tus preguntas, expande tus preguntas citadas para verlas (lo comento porque al abrir el post sale tu mensaje citado minimizado y no se ven mis respuestas en verde).
    Una vez hechas estas aclaraciones, y respondiendo a la pregunta de tu otro post, con una única fuente de 36/48Vdc y 3A o más, sería suficiente para controlar todas tus series.

    Un saludo,
     
    Última edición: 2 Feb 2021
  6. karagos

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    hola.
    1º pues ya lo tengo claro, al final voy a pedir una fuente de 48v 3A y dos meanwell y voy a hacer dos series de 11 led(1 azul y 1 blanco) y con esta fuente podria llegar hasta 3 series de 14 led(de 700mA).

    2º bien ahora toca el optoacoplador, esto se que es para aislar los led y fuente del arduino(evitar que llegue corriente al arduino), esto no se podria evitar con un simple diodo.

    3º ¿el LM7805 es para alimentar al octoacoplador o tambien al arduino?
    un saludo.
     
  7. carmamezo

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    2. No es necesario optoacoplador, si lo quieres poner bien. Lo unico importante es que pongas una resistencia (de 10k p. ej.) conectada entre el PWM y gnd. De esta forma, al no sacar señal PWM el meanwell se apagará, si dejas la patita PWM del meanwell flotante, se encenderá al 100%.

    3. Sí, era para alimentar el arduino y el optoacoplador, pero si vas a alimentar el arduino desde la fuente de 48Vdc, vas a necesitar un convertidor de 48v a 12v, busca por aliexpress un convertidor. este por ejemplo
    https://a.aliexpress.com/_9JCLB8

    Los LM78xx no son la mejor opción, pero es lo que tenía a mano para la prueba...

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  8. carmamezo

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    Algo tan sencillo como esto es suficiente:
    upload_2021-2-2_17-55-20.png
    Lo único que necesitas es el convertidor de 48Vdc a 12Vdc para alimentar el arduino con la fuente de 48Vdc. No lo he comentado, pero la placa de desarrollo de arduino tiene integrado un regulador de tensión para generar 5Vdc y 3.3Vdc a partir de una entrada Vin de 12Vdc, por eso te digo de alimentarlo a 12Vdc.
     
  9. karagos

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    gracias por el esquema.
    Es muy probable que al final pille tb los optoacopladores, los ponga o no.
    Yo intento alimentar el arduino los mas cercano a 5 pero superior por que dicen que el arduino consume algo y al final esos 5 se pueden quedar cortos y ¿12v quizas se caliente un poco?
    Otra cosa mas, necesito tambien 5v para alimentar los reles, no puedo usar los de arduino por que no tiene suficiente corriente para moverlos
    Veo que tu de electronica controlas mucho y estas charlas me viene bien. jeje
    yo los mios los los controlo por bluetooth, es muy sencillo si quieres te paso un sketch y en el movil hice una app expecifica, pero hay una generica que va genial.
    https://play.google.com/store/apps/details?id=nextprototypes.BTSerialController
     
    Última edición: 2 Feb 2021
  10. carmamezo

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    Si vas a necesitar 5v para relés, lo mejor es que pilles entonces un convertidor 48Vdc a 5Vdc de 1 o 2A. Olvídate de la de 12Vdc y alimenta todo a 5Vdc. Algo como esto: https://a.aliexpress.com/_98D8Ca

    Gracias por la info de los relés, conozco la app, la tengo instalada.

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  11. karagos

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    Hola de nuevo a una fuente de 48v de 5A ¿cuántos led les puedes poner como mínimo?
    Edito:
    Tengo echa la conexión de la imagen de arriba y todo iba bien dimeo perfecto a los 5 minutos a explotado un condensador de la fuente.
    Por eso la pregunta de los led, leei que no había problema por el voltaje sobrante. Y por eso la duda.
    Un saludo
     
    Última edición: 19 Feb 2021
  12. carmamezo

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    en ppio puedes poner uno, pero lo ideal es acercarse al máximo al voltaje de entrada para que el regulador tenga la máxima eficiencia. Si ha explotado un condensador de la fuente es porque es una kk o estaba defectuosa.
    En la datasheet de meanwell hay una gráfica de eficiencia/num. leds y para una fuente de 48vdc y 1 led la eficiencia cae al 65%, pero no hay problema por usarlo así.
    https://www.meanwell.com/Upload/PDF...FjAAegQIBBAD&usg=AOvVaw2hXmRDE_cQeIpK-zlJ6f16
    En teoría los meanwell tienen integrados todos los elementos en el propio encapsulado, no es necesario añadir condensadores ni nada por fuera.
    Hay un tema importante, el negativo de salida a los leds NO HAY QUE CONECTARLO AL NEGATIVO DE ENTRADA, los negativos son independientes. Pero por lo demás, debería funcionar sin mayores problemas.


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  13. karagos

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    Ok gracias.
    Todos los negativos son comunes (pwm, Arduino,fuente) excepto el out(leds) ?
     
  14. carmamezo

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    exacto, el out negativo de los leds es independiente.

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  15. karagos

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    Hola.
    Exploto un condensador de por q tenía un componente mal soldado ya está todo correcto
    Y el dimeado funciona casi perfecto. Se nota un poco el inicio pero genial muy contento.
    Cuando me llegue los optoacopladores lo pondré aquí
    Un saludo
    Carmamezo muchas gracias por compartir tus conocimientos
     
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  16. carmamezo

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    Perfecto!!! Me alegro mucho de que te haya funcionado sin problemas. Pon aquí luego el circuito y demás para que lo veamos.
    Yo tengo pendiente postear una lámpara completa, a ver si saco tiempo este mes y la pongo.


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  17. karagos

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    hola
    el circuito es el mismo que pusiste arriba, ademas del reloj que va conectado al scl y sda(A5 y A4) en el nado y un bluehooth hc-05 que en el nano va en los pines 10 y 11 (rx y tx)
    no tengo ni idea de hacer circuitos para mostrarlo aqui.
    un saludo
     
  18. carmamezo

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    ok, pues manda unas fotillos al menos de cómo te ha quedado.


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  19. karagos

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    Hola.
    Este es provisional he pedido los opto, pero aún no me han llegado.
    Pensé hacer uno para pantalla y otro para el acuario y comunicarlos por bluetooth.
    Pero estoy preparando otro que será el definitivo que lo controle todo.
    Tendrá pantalla. Bluetooth,reloj, relés para bomba de subida con una boya de nivel, calentador con sensor de temperatura.. skimmer y enfriador . Y un par de botones para menú.
    Y evidentemente control de la pantalla.
    Puedo pasar los sketch provisional de pantalla.
    Por cierto ¿cómo programais el efecto amanecer?
    Yo lo tengo echo para q si reinicia el Arduino no empiece el dimmeo de cero.
    Un saludo
     
  20. carmamezo

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    Hola,
    Pinta muy completo el proyecto, cuando lo tengas listo manda unas fotos y código.
    El amanecer lo tengo hecho según la hora, por lo que si se reinicia el arduino pondrá la luz acorde al momento del día. Si se cae el arduino al mediodía, al arrancar pondrá luz al 100% sin rampas.
    Os mando una foto de una placa que me he hecho en easyeda para el control. Comunica por I2C con el arduino, tiene un controlador PWM (PCA9685) para los meanwell, reloj DS3231 y unas bornas para conectar sondas de temperatura DS18B20 en comunicación One-wire.
    Los parámetros de configuración se guardan en la EEPROM del DS3231.
    Cuando termine el proyecto os mandaré cómo queda todo integrado...
    PCB.png