Como hacer un árbol de navidad con diodos LEDs | Muy fácil.

INTRODUCCIÓN: Como sabemos ya se acerca NAVIDAD, en estas fiestas siempre son famosos las luces de navidad, donde se hacen estrellas con leds, tiras leds, sonidos musicales para navidad, en fin se pueden hacer muchas circuitos con diodos LEDs para pasarlo felices y contentos es estas fiestas navideñas, como nosotros tenemos conocimiento en electrónica y sabemos que es fácil de cómo hacer un circuito para navidad, pero no se preocupen si es que no tienen conocimiento de cómo hacerlo , en este blog les enseñare paso a paso de cómo hacerlo.

En esta ocasión are un circuito muy llamativo, que es un árbol de navidad con diodos LEDs, lo aremos sin programación, los he diseñado con circuito integrados muy conocidos por todos nosotros, les hablo del NE555 y del CD4017, aremos un secuencial de leds, va a tener tres árboles y también le agregado como un tallo o tronco del árbol con diodos leds de color rojo,  o también lo podemos sacar de la misma salida del CD4017.

A continuación leds muestro el diagrama, todos los leds y sus resistencia de protección irán en el triplay, el resto del circuito de control y desplazamiento de los diodos leds irán en una baquelita fibra de vidrio, a continuación el diagrama.

Diagrama.

Materiales que irán en la baquelita fibra de vidrio.

• 1 Circuito integrado el NE555, con su base de 8 pines.
• 1 Circuito integrado el CD4017, con su base de 16 pines.
• 1 Potenciómetro de 50KΩ.
• 5 Resistencias de 1kΩ.
• 6 Diodos el 1N4007.
• 1 Condensador electrolítico de 220uF/25v.
• 1 Condensador electrolítico de 10uF/16v.
• 4 Transistores NPN el 2N2222A.
• 1 Bornera de 2 pines, para la entrada de voltaje de 12v.

Primero hablaremos de los componentes más importantes del circuito, como son el NE555, el CD4017 y el transistor 2N2222A este transistor se encarga de iluminar a todos lo leds, el resto del circuito será de control.

NE555: El circuito integrado NE555, más conocido como 555 o Timer, desarrollado inicialmente por la firma Signetics y construido después por  muchos otros fabricantes, es un circuito integrado monolítico de bajo costo y elevadas prestaciones , encontrando sus principales aplicaciones como multivibrador astable y monoestable, conformador y/o detector de pulsos ,etc… .-Tiene, en cualquiera de los casos, como característica principal la necesidad de muy pocos componentes auxiliares y la facilidad de cálculo y diseño de sus circuitos asociados, por todo ello, encontró rápidamente gran aceptación, a continuación sus características más relevantes del NE555.

• Control de sistemas secuenciales, 
• Generación de tiempos de retraso, 
• Divisor de frecuencias, 
• Modulación por anchura de pulsos, 
• Repetición de pulsos, 
• Generación de pulsos controlados por tensión, etc.

Además de ser tan versátil contiene una precisión aceptable para la mayoría de los circuitos que requieren controlar el tiempo, su funcionamiento depende únicamente de los componentes pasivos externos que se le interconectan al microcircuito 555.

CD4017: Se trata de un contador/divisor o decodificador con 10 salidas. Estructuralmente está formado por un contador Johnson de 5 etapas que puede dividir o contar por cualquier valor entre 2 y 9, con recursos para continuar o detenerse al final del ciclo.

El CD4017, es utilizado frecuentemente como secuenciador de luces y divisor de frecuencias y funciona correctamente con tensiones de alimentación de 3V a 15V.

Según la frecuencia de reloj y voltaje podemos coger una de las siguientes opciones:

CD4017 a 5v = 2 Mhz.

CD4017 a 15v = 6 Mhz.

74HC4017 a 5v = 25 Mhz.

Para que el CD4017 pueda realizar sus acciones, este debe recibir un tren de pulsos por el pin 14. Cada vez que reciba un flanco positivo, el CD4017 avanzara una posición en su contador y al llegar al final, activara el pin 14 (carry out) en donde podremos conectar otro circuito integrado CD4017 para ampliar el conteo hasta 20 pasos. A esta configuración se le suele llamar “conexión en cascada”.

Como fuente de pulsos digitales, se suele utilizar el popular circuito integrado 555, el cual también es de muy bajo costo. Para variar la velocidad de los pulsos digitales, se utiliza un potenciómetro de ajuste, tal cual se ve en el diagrama que les mostré más arriba.

2N2222A.- Este dispositivo semiconductor es un transistor bipolar de juntura NPN. Su encapsulado es el TO-92, cuya estructura es plástico con tres terminales (pines). Este transistor es de baja potencia, capaz de disipar hasta 625mW, aun así, puede controlar dispositivos que consuman hasta 600mA o que requieran tensiones de hasta 40Vdc.

Su juntura es NPN, con un factor de amplificación (Hfe) que varía de acuerdo a la carga a utilizar, variando entre los 100 y los 300. 

Es un dispositivo, extremadamente rápido, muy útil, en circuitos donde se requiera utilizar dispositivos finales con control PWM de bajo consumo, como pueden ser motores de 3V, con control en velocidad. Además, puede ser utilizado en circuitos de amplificación de señales bajas, inversor de estados lógicos (TTL o CMOS), controlar relés y motores de baja potencias (3V), etc.

Una vez hayamos leído la teoría del circuito y hayamos analizado el diagrama, ahora procedemos a hacer las pruebas, en mi caso primero voy hacer mis pruebas en una protoboard con unas cuantas series de leds en las salida del NE555 (pin3) y del CD4017 para mi árbol, les recomiendo que primero hagan sus pruebas en una protoboard y así van a prendiendo a ensamblar sus circuitos y más que todo que aprendan el funcionamiento.

Entonces ensamblamos el diagrama en nuestra protoboard, como lo vemos en la siguiente imagen.

Circuito en la protoboard.

Los leds y resistencias irán soldados y/o conectados en un triplay, también pueden utilizar otro material que ustedes creen que es apropiado, a continuación las medidas del triplay que estoy utilizando.

Medidas del triplay: 32.5cm X 38cm.

Triplay.

NOTA: El fondo del triplay lo voy a pintar de color negro, y la distancia de cada led serán conectados a 1.5 cm., y más abajo en las descargas les dejare el pdf del árbol, que está en tamaño A3 para que lo puedan imprimir y dibujen su árbol en el triplay, antes de pintar el triplay tenemos que hacer los orificios donde van a ir los LED, la distancia de pin a pin del led es de 3mm a 4mm de distancia.

Ahora empecemos a ensamblar los LEDs en el triplay.

1.- Primero vamos a soldar los leds rojos, que en el triplay seria el tallo del árbol. Primero tenemos que hacer los cálculos de las resistencias para proteger los diodos leds, a continuación les dejo una imagen donde allí se muestra las series de los leds y sus resistencias de protección.

En total vamos a tener 4 series de leds, cada serie consta de 4 leds, una resistencia de 100Ω protegerá a dos series de leds y la última serie será de 3 leds con una resistencia de protección de 250Ω.

MATERIALES:

• 19 leds rojos.
• 2 resistencias de 100Ω.
• 1 Resistencia de 250Ω.

Calculo de resistencias.

Hasta esta parte ya tenemos los primeros leds ensamblados.

2.- Ahora empecemos con el primer árbol pequeño, en mi caso utilizare leds de color amarillo, a continuación les dejo los materiales a usar.

MATERIALES:

• 33 Leds de color amarillo.
• 3 Resistencias de 10Ω.
• 1 Resistecia de 270Ω.

A continuación leds dejo una imagen donde explico el cálculo de las resistencias y las series de los diodos leds. Y también el cálculo de potencia de cada serie.

Calculo de resistencias para los diodos leds.

Como vemos en el cálculo aremos 6 series de leds, cada dos series de leds ira protegido con una resistencia de 10Ω.

Y la última serie será de tres diodos leds, con una resistencia de protección de 270Ω. Hasta aquí ya tenemos el primer árbol pequeño.

3.- Ahora seguimos con el siguiente árbol, en mi caso utilizare leds de color azul.

MATERIALES:

• 69 Leds azules.
• 12 Resistencias de 100Ω.

Calculo de resistencias.

Como vemos en el cálculo tenemos 22 series, cada serie consta de 3 leds, recuerden que cada dos series ira protegido con una resistencia de 100Ω, y la última serie será también de 3 leds, pero esta serie tendrá una resistencia de protección de 100Ω.

4.- Y ahora si terminamos con el árbol más grande, los diodos que utilizare para este árbol será de color verde, ojo que para todo el árbol estoy utilizando leds ultrabrillantes, a continuación los materiales a utilizar.

MATERIALES:

• 109 leds verdes ultrabrillantes.
• 14 Resistencias de 100Ω.
• 1 Resistencia de 470Ω.

A continuación el cálculo de las resistencias.

Calculo de resistencias.

En este caso tenemos 27 series, y cada dos series irán protegidos con una resistencia de 100Ω. Y la última serie será con un solo diodo LED con su resistencia de protección de 470Ω.

Hasta aquí ya terminamos de ensamblar los diodos leds, entonces ya podemos hacer nuestras pruebas, el árbol lo conectamos a la protoboard según lo corresponda.

En mi caso la tarjeta de control lo are en una baquelita fibra de vidrio, por lo tanto hay que diseñar los circuitos impresos, en mi caso diseño mis circuitos con el programa EAGLE, es un excelente software para diseñar circuitos impresos, en mi canal hay un video donde les enseño a como descargar e instalar el programa, también hay dos videos donde enseño a como diseñar circuitos impresos con el programa mencionado.

Circuitos impresos diseñados con el programa EAGLE, los circuitos impresos lo descargaran más abajo en los links de descarga.

Yo ensamblo mis componentes en una  baquelita fibra de vidrio, a continuación las medidas de la baquelita.

Tamaño de la baquelita:   7cm X 4.4cm.

Ahora si procedemos hacer el grabado de la baquelita, el grabado de la baquelita los hago con el método delplanchado, pueden ver el video que está en mi canal de YouTube, allí les explico paso a paso de cómo hacer el grabado de sus baquelitas.

Ahora si procedemos a ensamblar los componentes en la baquelita, les recomiendo que vayan soldando desde el componente más pequeño hasta llegar al más grande, primero soldamos los 3 puentes o jumpers que tenemos en la baquelita, a continuación las fotos del ensamble.

Soldamos los 3 jumpers.

Ahora si tenemos listo nuestra baquelita con todos los componentes y también tenemos el árbol con leds ya terminado, entonces unimos la tarjeta y los leds que están el triplay, y nuestro árbol funcionara  a la perfección, con el potenciómetro podemos regular la velocidad de los diodos leds.

A continuación leds dejo el video donde les explico pasó a paso de cómo hacer un árbol de navidad con diodos leds.

VÍDEO.

Links de descarga:

1.- Mascar de componentes.

https://goo.gl/JJphqn

2.- Circuito impreso (Pistas).

https://goo.gl/c27gjC

3.- Diagrama.

https://goo.gl/WZqiNv

4.- Árbol en PDF, imprimir en hoja A3.

https://goo.gl/e4Tf8f