Circuitos de iluminacion

Introducción

El objetivo de la practica es realizar un circuito que controle la iluminación de un conjunto de diodos led, de modo que aplicando una señal sinusoidal de muy baja frecuencia en la entrada, se enciendan un numero de led´s proporcional a la amplitud de la misma.
El circuito, una vez montado, deberá simular el comportamiento de los indicadores de volumen de los equipos de altafidelidad (vu-metros), en forma de barra luminosa.

Para realizar dicho diseño, además de utilizar los diodos led, empleamos transistores bipolares.
En nuestro caso, hemos utilizado una configuración en emisor común.

Como se puede observar en la Fig.1 nos basamos en un circuito formado por un divisor resistivo, R1 y R2, que son las encargadas de fijar la tensión de entrada a laque se va a iluminar el led, ya que el transistor no comienza a conducir si la tensión base-
emisor no es la suficiente para polarizar el diodo que existe entre estos dos terminales (de 0,6 a 0,7V normalmente).

Aunque pretendemos que la iluminación del led sea repentina (de no luz a luz instantáneamente),y que el transistor no trabaje la zona en activa, no lo conseguiremos pues, aunque eltransistor tiene una beta (ganancia en corriente) muy grande, del orden de 300, la corriente por la base será progresiva.
Cada led comenzara a iluminar cuando llegue el valor de tensión deseado alcanzando su valor máximo un voltio más tarde.
Todo el circuito deberá estar alimentado con una fuente de alimentación estabilizada de 12V.

Fig.1 Esquema fundamental
delvu-metro.

Especificaciones de diseño

Las especificaciones son las siguientes:
- Tensión de alimentación : 12 V.
- Numero de led´s utilizados : 4 led´s.
- Modo de funcionamiento : en forma de barra luminosa.
- Corriente máxima de iluminación del led : 4 mA.
- Tensión de entrada a la que empezara a iluminarse cada led :

1º- 2 V. 2º- 4 V.3º- 6 V. 4º- 8 V.

- Tensión máxima de entrada : 12 V
siendo la tensión máxima para que todos los led´s estén a su
luminosidad máxima : 9 V.

Desarrollo de los cálculos

Fuente de alimentación

El transformador suministra 24 V de alterna.
Inicialmente deberemos saber la tensión y la corriente que deberá suministrar en la salida. Para nuestro caso, latensión será de 12V=Vz y la corriente será necesario calcularla.
Como en nuestro circuito el numero de led´s iluminados será distinto según la tensión de entrada, la corriente que deberá suministrar la fuente de alimentación también cambiará, de forma que cuando no hay tensión en la entrada, no se ilumina ningún led, y la corriente consumida será de 0 o prácticamente 0, y si por el contrario, latensión de entrada es máxima, la corriente consumida será máxima, y será la corriente de colector más la corriente de base de las cuatro etapas :

Imax=[Ic max + [(Vcc – 0.7) / 82K] ] x 4

Imax=[(12 – 0.2-2) / 2700 + [(12 – 0.7) / 82K] ] x 4

Imax=15 mA

Pero para evitar problemas en el funcionamiento del circuito vamos a realizar los cálculos estableciendo una corriente máxima de30 mA, de este modo se podría ampliar el circuito con más led´s.

Como para conseguir la tensión requerida partimos de una tensión alterna de 220 V 50 Hz, necesitamos transformar, rectificar, filtrar y estabilizar la tensión de entrada.
Para transformar, usamos un transformador de tensión, de forma que obtenemos a la salida del mismo 24 V 50 Hz.

Para conseguir una tensiónsolamente positiva a partir de la alterna, usamos el puente rectificador de onda completa D1, que para ahorrar espacio, es integrado. Su corriente máxima es de 1 A.

Para filtrar la tensión pulsatoria que obtenemos a la salida del rectificador, es necesario colocar un condensador para obtener una tensión lo más continua posible. Para conseguir esto, es necesario que la capacidad de ese...