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Proyecto Iluminacion de un Belen con Arduino
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pphr
Enviado 23/1/2017 04:25 (#463586)
Motivo: Proyecto Iluminacion de un Belen con Arduino


Pastorcillo

Posts: 10

Ubicación: Guatemala
Hola amig@s Belenistas.

En esta ocasion les comparto un proyecto que deseo realizar durante el transcurso de este año y es el mejorar la iluminacion del beles de nuestra familia.

Les cuento, actualmente la iluminación la realizamos con un equipo NATALINO 502, es funcional y facil de usar, les comparto el diagrama de coneion que utilizamos, sin embargo los principales problemas que hemos encontrado son los siguientes:

Voltaje: En Europa el voltaje es 220v, sin embargo aca en Guatemala el voltaje es 110v y para poder hacer uso de todos los dispositivos he tenido que incorporar transformadores de voltaje que soporten la cantidad de watts del NATALINO 502

Colores: Al utilizar bombillas incandecentes, estamos limitados a los colores existentes: Blanco, rojo, azul, verde, amarillo y si deseamos un color diferente tenemos que recurrir a tecnicas adicionales o comprar bombillas en Amazon como en mi caso que son de un costo elevado.

Posible Solucion:

Un amigo, su nombre Herbert Solorzano me comento de que el NATALINO 502 lo podia sustituir con un Arduino y la iluminacion con LEDs, de forma general ya habia visto en diferentes paginas la iluminacion con LEDs, y actualmente existen dispositivos de iluminacion LED.

Lo que me intereso grandemente es la posibilidad de poder personalizar diferentes aspectos como tiempo de cada fase, intensidad de cada LED y principalmente la enorme gama de colores que se pueden formar con LEDs RGB. Vean esta pagina para comprenderme de una mejor manera https://es.wikipedia.org/wiki/RGB

Despues de investigar acerca de los modelos de Arduino, he optado por un Arduino Mega 2560 por su cantidad de salidas analogas y digitales, pueden ver el detalle en esta pagina https://www.arduino.cc/en/Main/arduinoBoardMega2560

La tira de LEDs que estoy utiliando son los denominados direccionables porque se puede manipular cada uno de ellos de manera individual; los pueden encontrar en AMAZON con el codigo WS2812B LED Strips, yo de momento tengo una tira de 150 LEDs conectado a un Arduino Mega 2560 con un programa basico que se los comparto.

Mi deseo es poder reemplazar por completo toda la iluminación con este dispositivo de la siguiente manera:

Fases Amanecer, Dia, Atardecer, Noche : Con tiras LED RGB (encendido y apagado progresivo) en Puerto X
Estrellas : Con fibra optica y LEDs RGB (con efecto de parpadeo e iluminacion variable) en Puerto Y
Sol : Con LEDs RGB para que el color del sol sea variable desde amarillo hasta naranja en el atardecer con brillo variable, en Puerto Z
Luna : Con LEDS RGB y brillo variable en puerto P
Movimientos : Que el sol tenga movimiento con motores controlados por Arduino en puerto Q

Se que se escucha dificil, sin embargo la programacion es relativamente sencilla ... y como muestra les comparto lo que llevo realizado hasta el momento, agradeceré siempre sus ideas, sugerencias, comentarios ... todo lo que conozco de tecnicas belenistas lo he aprendido en este foro gracias al conocimiento que comparten las personas y por esa razon les comparto hoy esta pequeña idea.

El video de demostración se encuentra publicado en esta direccion:



Que Dios los bendiga a tod@s, saludos desde Guatemala.





(Diagrama Conexion v2.png)



(arduino_usb_and_extrenal_power_ws2812.jpg)



Adjuntos
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Adjuntos Diagrama Conexion v2.png (206KB - 35 descargas)
Adjuntos arduino_usb_and_extrenal_power_ws2812.jpg (44KB - 32 descargas)
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pphr
Enviado 23/1/2017 15:40 (#463593 - en respuesta a #463586)
Motivo: RE: Proyecto Iluminacion de un Belen con Arduino


Pastorcillo

Posts: 10

Ubicación: Guatemala
Buen día amig@s belenistas.

En mi post anterior por olvido no adjunte el programa basico que llego hasta el momento.

Les explico algunas observaciones:

Las variables A, B, C, D y E tiene valores de 40, 50, 100, 175 y 255 que simulan ser la intensidad maxima en la que se encenderá cada LED RGB.

Las variables Delta_A ... hasta Delta_E contienen el valor numerico en el que se incrementarán o decrementarán cada uno de los LEDs RGB en encendido o apagado progresivo.

La libreria principal AdaFruit esta diseñada para encender toda la tira LED con la misma intensidad, por lo tanto para poder manipular la intensidad de manera individual se tiene que hacer uso de una version modificada de esta librería. Los fuentes los pueden descargar de la siguiente dirección https://github.com/ljbeng/NeoPixel

La funcion setBrightnessPixel(HowBright,Pixel#) es la que permite manipular la intensidad de brillo de forma individual.

En los siguientes días realizaré la asignación de colores e intensidades de acuerdo al libro Arte, tecnica y efectos en la construcción de belenes y les mostraré los resultados.

Saludos desde Guatemala.





Adjuntos
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Adjuntos NeoPixelRing_Ejemplo01.ino (37KB - 40 descargas)
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pphr
Enviado 2/5/2017 21:39 (#464789 - en respuesta a #463586)
Motivo: Proyecto Iluminacion de un Belen con Arduino : Secuencia Basica


Pastorcillo

Posts: 10

Ubicación: Guatemala

Buen día amigos belenistas.

Les saludo nuevamente desde Guatemala, les cuento que he retomando nuevamente el Proyecto Iluminacion de un Belen con Arduino y en esta ocasion ya tengo la secuencia basica de las fases amanecer, dia, tarde y noche.

Lo que he realizado hasta el momento es lo siguiente:

  • Dividir la tira de 150 leds en 4 segmentos (amanecer, dia, tarde y noche) de tal forma que tenga la misma cantidad de LEDs para cada una de las fases.
  • Un procedimiento para encender cada uno de los LEDs de cada fase.
  • El efecto es bastante basico y lo pueden observar en el siguiente link 

Les adjunto la imagen en donde esta graficamente explicado y el codigo fuente del programa que llevo hasta el momento.

Como siguiente paso tengo pensado programar la secuencia de encendido como la grafica que tiene el comportamiento de iluminacion de cada fase.

Adicionalmente por separado he programado un Kit Pan Tilt para simular el movimiento del sol y cometa el cual debo integrar a la secuencia noche en un futuro.

Se que aún es muy temprano para pensar en la época navideña; sin embargo como soy un novato en temas de electronica todo lo estoy haciendo con suficiente tiempo para hacer las correcciones necesarias.

Agradeceré siempre las sugerencias y comentarios que puedan darme, he aprendido muchas cosas en este foro y de igual manera me son utiles sus comentarios para mejorar mi trabajo.

 

Saludos.

 

 





(DiagramaArduinoLED-RGB.jpg)



(Fases Iluminacion.jpg)



Adjuntos
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Adjuntos DiagramaArduinoLED-RGB.jpg (85KB - 28 descargas)
Adjuntos Fases Iluminacion.jpg (45KB - 26 descargas)
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pphr
Enviado 2/5/2017 23:31 (#464790 - en respuesta a #464789)
Motivo: RE: Proyecto Iluminacion de un Belen con Arduino : Secuencia Basica


Pastorcillo

Posts: 10

Ubicación: Guatemala
Buena tarde.

Les adjunto el codigo fuente del arduino para el control basico que llevo hasta el momento...

Saludos.



Adjuntos
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Adjuntos Iluminacion_Fases_Dia_Noche.ino (35KB - 40 descargas)
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jbr_belenes
Enviado 3/5/2017 00:55 (#464794 - en respuesta a #464789)
Motivo: Re: Proyecto Iluminacion de un Belen con Arduino



Pastorcillo

Posts: 1238

Ubicación: ---- Gran Canaria
Hola, me parece que si tienes conectada la tira de led solo de esa manera te durará muy poco ese arduino. Te falta poner una etapa de potencia con transistor.
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pphr
Enviado 5/5/2017 21:40 (#464814 - en respuesta a #464794)
Motivo: Re: Proyecto Iluminacion de un Belen con Arduino


Pastorcillo

Posts: 10

Ubicación: Guatemala
Hola.

Gracias por tu observacion, te refieres a colocar resistencias en cada uno de los pines de arduino que utilice o a algun otro mecanismo como los explicados en estas paginas https://www.luisllamas.es/salidas-mayor-potencia-arduino-transistor-... y https://www.hetpro-store.com/TUTORIALES/transistor-como-interruptor-...

En temas de electronica soy novato, pero me gusta investigar.

Saludos.

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pphr
Enviado 8/5/2017 06:10 (#464840 - en respuesta a #463586)
Motivo: Proyecto Iluminacion de un Belen con Arduino : Secuencia Completa Basica


Pastorcillo

Posts: 10

Ubicación: Guatemala

Buenas noches amig@s belenistas.

Les comento que este fin de semana logre programar la secuencia basica de las 4 fases (amanecer, dia, atardecer y noche).

Para explicarles lo que he realizado es que cada una de las fases las he numerado de la siguiente manera:

  • Amanecer Fase 1
  • Dia Fase 2
  • Atardecer Fase 3
  • Noche Fase 4

Estas fases las pueden visualizar en la imagen adjunta en este mensaje.

Posteriormente identifique como debia ser el comportamiento de cada una de las salidas correspondientes y de acuerdo a la imagen es sencillo: se incrementa, se decrementa o permanece constante en un tiempo "t" que dura cada fase.

Les adjunto el codigo fuente en donde estan los cambios realizados y documentados brevemente, para validar que el valor de las variables lo estaba realizando de acuerdo a la imagen mando a imprimir a pantalla cada uno de los valores de la siguiente manera:

  • A = Amanecer
  • D = Dia
  • T = Atardecer
  • N = Noche

El incremento o decremento progresivo varia desde 0 hasta 255 que es el valor maximo de intensidad que puede tomar un LED de forma individual, pero la duración de cada una de las fases se pueden manipular con la variable IntDelay que para efectos de prueba y publicacion lo he colocado a 1.

Investigue las observaciones de proteger las conexiones para no dañar el arduino y lo que he encontrado es utilizando transistores TIP 120 de acuerdo a este link tambien encontre temas de MOSFET de acuerdo a este link ... en los proximos dias realizaré las conexiones para ver el comportamiento ¿alguna forma de validaro? ... en temas de electronica pues soy novato.

Les comparto el video de como se visualiza la tira led con las 4 fases en este momento.  Puse sobre la tira papel blanco para observar las transiciones.

Ahora tengo algunas dudas y quiza me dan sus observaciones:

  • ¿sera suficiente una tira LED de 150 luces para un belen de 3x2 metros.
  • Estoy pensando en poner una tira LED de 150 luces para cada una de las fases, los cambios en el programa son sencillos.

Avanzare en la programacion de los servo motores para el movimiento del sol, de momento solo lo valide con una pequeña linterna y al ver el movimiento me emociono porque lo imagino ya todo integrado.

Les agradezco siempre sus observaciones y les comparto mi trabajo para que me den siempre sus comentarios.

Saludos desde Guatemala.

 

 

 





(Fases Iluminacion.jpg)



Adjuntos
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Adjuntos Fases Iluminacion.jpg (46KB - 31 descargas)
Adjuntos Iluminacion_Fases_Dia_Noche_v1.0.ino (35KB - 33 descargas)
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jbr_belenes
Enviado 10/5/2017 00:41 (#464853 - en respuesta a #464840)
Motivo: Re: Proyecto Iluminacion de un Belen con Arduino



Pastorcillo

Posts: 1238

Ubicación: ---- Gran Canaria
Por cada salida de arduino tienes que colocar un transistor tip 120 con sus resistencias entre 470ohm a 1Kohm. mas una fuente de alimentación que soporte en consumo de corriente de las tiras led.

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jbr_belenes
Enviado 10/5/2017 00:46 (#464854 - en respuesta a #463586)
Motivo: Re: Proyecto Iluminacion de un Belen con Arduino



Pastorcillo

Posts: 1238

Ubicación: ---- Gran Canaria
.- Creo que lo adecuado es trabajar con RGB+Blanco.
en cuanto a poner tiras de 150 Led, todo depende de tipo de led que utilizas y de la potencia en Watios o lumenes que es capaz de dar cada led.
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pphr
Enviado 15/5/2017 03:37 (#464893 - en respuesta a #464854)
Motivo: Re: Proyecto Iluminacion de un Belen con Arduino


Pastorcillo

Posts: 10

Ubicación: Guatemala

Buena noche.

He trabajado en las observaciones, pero en esta ocasion no tengo avances, solo dudas (agradeceré tus observaciones).

Primero:

Te comento que he agregado las fuentes de poder externas tanto para el Arduino como para la tira LED.

He comprado las resistencias y TIP120, sin embargo al realizar las conexiones algo me salio mal porque no funciono, la tira LED empezo a tener un comportamiento extraño, todos los LEDs aparecian del mismo color (rojo) y en modo intermitente. Pero al visualizar el comportamiento de las salidas del Arduino la salida de cada LED en sus diferentes posiciones y fases mostraban la salida correcta (contadores de 1 hasta 255 que controlan la intensidad de iluminacion).

Estoy seguro de que ha de ser porque lo he conectado erroneamente, yo lo habia conectado de esta forma:

  1. El pin Base del TIP120 lo habia conectado al pin 6 de salida del Arduino (linea naranja del diagrama)
  2. El pin Emisor y el pin Colector lo conecte al positivo de la fuente de poder de la tira LED (linea roja del diagrama).

Al observar que no me funcionaba, opte por regresarlo al modo de conexion basico que tengo en el diagrama que publico.

¿Me podrias indicar como debo conectar el TIP120 en este diagrama?

Segundo:

Con relacion a los calculos de iluminación, he investigado en el datasheet del producto, pero no indica ninguna observación con relacion a lumnes por LED.  

Lo que si indica es la siguiente observacion: Power: 0.3W ± 0.01% per LED, lo cual al hacer la multiplicacion de 0.3W x 150 LED da como resultado 45W cuando toda la tira este encendida.

Pero como estoy dividiendo la tira LED en 4 fases, 45W/4 = 11.25W ... ¿eso significa que toda es equivalente a una unica bombilla de 10W si estubiera utilizando el natalino 502? ... ¿esta conclusion me preocupa porque entonces 37 LEDs es igual a una bombilla de 10W? ¿mi conclusion es correcta?

Con el natalino 502, cada fase tiene como maximo 500W y en mi belen (nacimiento) ponia cerca de 400W en cada fase con combinacion de diferentes bombillas.

 

Tercero:

He visto belenes (nacimientos) con LEDs en youtube y eso me motivo a este proyecto ... ¿es correcta mi tira LED? ¿mis conclusiones son correctas?

Agradezco todos sus comentarios.

Saludos desde Guatemala

 

 

 





(Diagrama Modificado Arduino Tira RGB.jpg)



Adjuntos
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Adjuntos Diagrama Modificado Arduino Tira RGB.jpg (83KB - 15 descargas)
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pphr
Enviado 19/5/2017 05:11 (#464921 - en respuesta a #464854)
Motivo: Re: Proyecto Iluminacion de un Belen con Arduino


Pastorcillo

Posts: 10

Ubicación: Guatemala

Buenas noches.

Gracias por tus observaciones, investigando las caracteristicas de la tira LED WS2812B encuentro un poco de variacion en diferentes paginas.  

Una pagina indica que cada LED ilumina 18 lumenes y consume 18 Watts por metro.

Otra pagina dice que cada LED ilumina 22 lumenes y consume 14 Watts por metro.

Entonces tengo duda si una tira LED de 5 metros de 150 o de 300 LEDs es suficiente para reemplazar al NATALINO 502 que tiene 500 Watts por fase, en mi nacimiento (belen) utilizaba al menos 400 Watt por fase.

Tambien, he tenido problemas con conectar el TIP120 al conectarlo me produce un efecto extraño, la tira LED se ilumina aleatoriamente y no como esta programado ¿alguna idea?

He colocado 2 fuentes externas una para el Arduino y otra para la tira LED, te adjunto como esta conectado actualmente.

Agradezco tus observaciones, continuare investigando siempre.

Saludos desde Guatemala.

 





(Diagrama Modificado Arduino Tira RGB.jpg)



(WS2812B_Led Strip_1.png)



(WS2812B_Led Strip_2.png)



Adjuntos
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Adjuntos Diagrama Modificado Arduino Tira RGB.jpg (83KB - 19 descargas)
Adjuntos WS2812B_Led Strip_1.png (57KB - 16 descargas)
Adjuntos WS2812B_Led Strip_2.png (75KB - 17 descargas)
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