Animado por el compañero Refinero, pongo este post en relación con el control de la iluminación, sonido y motores del Belén, control que realiza una placa Arduino Mega.
En primer lugar, advertir que soy un recién caído en el tema de este microcontrolador, así que agradecería a quienes tengan más dominio que yo sobre la placa, corrijan todo aquello en que esté equivocado, y expongan sus ideas y conocimientos para mejorar lo que voy a intentar explicar. Estoy deseando recibir opiniones y críticas.
El sistema, cuyo código he ido juntando con lo recogido aquí y allá, trata de controlar las luces de la iluminación general (superiores y de horizonte) y la específica de escenas, antorchas, luna, estrellas, sol, etc., el sonido ambiente, el fondo musical, los motores de las distintas escenas y la ventilación del sistema para evitar calentones en los transistores.
La iluminación general está compuesta por tiras led (RGB, blanca y amarilla) en parte superior y horizonte, trozos de tiras led blancas para la aparición del ángel, lámpara dicroica regulable para la luna, un iluminador led con 55 hilos de fibra óptica para las estrellas y lámpara led dicroica regulable para simular la iluminación del sol. Además, leds para hogueras, antorchas y casas.
Está basada en buscar cuatro situaciones de composición cromática que se adapten a los momentos de día, anochecer, noche y amanecer, haciendo de forma progresiva las transiciones de los colores entre ellas. Estas situaciones se pueden variar fácilmente al principio del código, reajustándose las velocidades de cambio automáticamente al tiempo que se establezca.
También se han incluido circuitos para la luna, las estrellas (con parpadeo), el sol y otros (casas, antorchas, etc).
Físicamente cada circuito está integrado por un transistor TIP 120 (soportan 5 A de consumo, hasta un máximo de 60w, así que a cada uno se le pueden conectar unos 4 metros de tira led 5050 SMD, que consume 1,2 A por metro) y una resistencia de 220 Ohm, todo ello montado sobre unas protoboard (en total son 15 circuitos).
Además de la iluminación controla también los motores de las distintas escenas, parándolos cuando empieza a anochecer y volviéndolos a poner en marcha al amanecer, lo que se hace con un módulo relé que recibe las órdenes de la placa en función de los valores de intensidad de luz de las tiras led. Este año, las escenas con movimiento que estoy preparando son una almazara (siguiendo las valiosísimas explicaciones de Julio Mora), un zapatero martilleando, un gallinero donde picotearan varias gallinas, un alfarero (que viene del año pasado), un nuevo pozo y una figura que realiza paradas a lo largo de su recorrido por el espacio del Belén (por medio de microrruptores). Cada uno de estos motores tiene paradas y arranques personalizados.
He incluido también la reproducción de sonido. Resuelto con dos DFPlayer Mini. Uno se encarga del sonido ambiente (pájaros, perros, gallinas, vacas, grillos, gallo, etc.), sincronizado con cada momento de las fases. Y el otro de la banda sonora (para este año serían villancicos, pero se podrían realizar narraciones y hacer que la iluminación se ajustara a ellas).
La ventilación del sistema se activa por las lecturas de un sensor de temperatura que está colocado entre los transistores de más carga.
Repito que espero ideas y correcciones a lo expuesto, pues seguro que hay otra forma más sencilla y rápida de hacer lo mismo. Y si alguien puede aprovechar alguna parte del código me veré satisfecho.
Un saludo a todos.


Modificado por laucsada 5/7/2019 22:31




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CONTROL_BELEN.ino (43KB - 1198 descargas)

Hola, esto es un proyecto o una realidad?
Te aseguro que con un solo Mega no podrás ejecutar todo eso. la placa solo suministra máximo 200mA.
Osea un máximo de 9 pin, luego se resetea solo.

De todas formas Gracias por compartir. Me interesa el tema y lo probaré. También te haría otra sugerencia el IRF530 es un Motfet y va mucho mejor que el BJT tip 120. Por otro lado el DF Player suele dar problemas con Mega. Esto último no lo he logrado aún.

Hola, muchas gracias por tus comentarios.
El montaje es real, no solo un proyecto. Antes de pasar el código al foro lo mantuve funcionando durante más de dos horas seguidas sin ningún problema. Eso si, las tiras led eran testimoniales, solamente 10 cm en cada uno de los circuitos, pero, si no me equivoco demasiado, que es posible pues mis conocimientos en el tema son reducidos, la carga se la llevan los transistores, no las salidas de arduino.
Estuve leyendo sobre los mosfet, pero, no sé porqué, me decanté por los TIP 120
La placa en sí no alimenta a ninguno de los periféricos (por llamarlos de alguna manera), sino que todos tienen una fuente de alimentación externa.
Los DFPlayer arrancan y funcionan sin dar, de momento, ningún problema. Uno de ellos reproduce en bucle todos los archivos mientras el sistema está conectado (lo arranco en setup). El otro, va cambiando de archivo de sonido según progresan las fases de la iluminación, perfectamente hasta ahora.
Por lo que me comentas, tengo que esperar que en cualquier momento me deje tirado. Así pues habrá que ir estudiando, por si acaso, el tema de las placas esclavas, que sería una solución, ¿no es así?
De nuevo gracias y un saludo a todos.

Modificado por laucsada 6/7/2019 08:53

Yo en el 2015 hice un proyecto muy similar a este aunque un poco menos complicado, y la etapa de potencia eran con tip 120, y el proyecto se me reseteaba desde que el arduino activaba 9 pines. tuve que poner otro Mega con el mismo programa y dividir las salidas. a tener el mismo programa el ciclo de tiempo era el mismo y estaban sincronizados. En Las pruebas todo funcionaba bien pero cuando los transistores empiezan a tirar es otra cosa. Ahora en la actualidad la fase de iluminación del día la hago con halogenas de 12V 50W. y con el IRF530, van de miedo, con el tip 120 esto no lo podía hacer. También tengo fuentes independientes.

Gracias por tu comentario.
Como dice el refrán, que cuando veas las barbas del vecino pelar..., ya estoy estudiando el tema de maestro y esclavos, pues seguro que en cuanto cargue los circuitos definitivos se me vendrá abajo, como indicas.
En unos días podré ensayar con más carga en los circuitos y lo podré confirmar.
Estoy empezando con las primeras nociones de maestro/esclavos y de momento parece que no va mal.
Conforme vaya experimentando, tanto el actual sistema como separando los circuitos en varias placas, informaré.
También lo de los mosfet lo tendré en cuenta.
Respecto a lo que dices de usar halógenas para el día, yo me he basado en que la misma tira Led RGB es la que ilumina todas las fases, eso si, complementada en el día por otras tiras blancas y amarillas. Además, la halógena imagino que no es regulable.
Gracias y un saludo a todos.

Te seguiré en tu trabajo, lo comentado es según la experiencia que fue también con todo el circuito con led tiras de 5050 y tip 120. las nuevas pruebas son diferentes con mosfet y halógenas que por supuesto que son regulables. Un saludo y adelante con tu trabajo, mi enhorabuena por adelantado. Si puedes poner alguna foto de todo el montaje sería estupendo.

Hola a todos,
He realizado las pruebas con carga en los circuitos, y de momento no se resetea y funciona, al menos durante las más de dos horas en que estuvo conectado.
La mayor carga está en el ciclo de día, en que están encendidos 8,5 metros de led 5050 (RGB y monocroma), conectados a 8 pines, más una dicroica de 6w a otro pin, más 7 relés conectados a otros siete pines, además del sistema de ventilación y el sonido, que ocupan otros dos y cuatro pines respectivamente.
Pues con todo esto funciona.
De todos modos, como me fío mucho de las experiencias anteriores de los demás, estoy adelantando ya los códigos para pasar a un maestro (Arduino UNO) y dos esclavos (Arduino MEGA), repartiendo las conexiones.
La comunicación entre ellos es con I2C. Iba a probar con Serial, pero al tener que mandar órdenes a dos esclavos lo vi un poco complicado.
También cambiaré (cuando los reciba) los TIP 120 por Mosfet IRF 530N
Ya he probado que, con el maestro y un esclavo, se pasan las órdenes y respuestas sin problema y se realizan las acciones correspondientes. Cuando tenga en mi poder un segundo MEGA lo uniré al sistema y a ver qué pasa.
Seguiré informando y compartiendo los avances que consiga.
De momento, pongo a continuación el esquema de las conexiones para el sistema original, con un solo Arduino MEGA por si es interesante para alguien.
Un saludo a todos



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ESQUEMA CONEXIONES.pdf (85KB - 985 descargas)

Perfecto, me alegra que todo salga bien, sigue adelante, mucho ánimo y comparte con nosotros tus experiencias. Gracias,

Buenos días,
Juan, quería hacerte una pregunta.
Como dije, estoy esperando recibir los mosfet para quitar los tip-120. Y estoy mirando la forma de conectarlos. Pero en Internet hay opiniones muy distintas: desde el que los conecta directamente al pin de salida de arduino sin más, pasando por los que ponen dos resistencias (una entre el pin y G del mosfet y la otra desde ahí a gnd), hasta los que ponen otro transistor como pre-amplificador de la señal.
Por eso quería preguntarte, ¿cómo es el conexionado que tu utilizas?
Gracias por tu atención y un cordial saludo.

Hola laucsada, yo las primeras tarjetas la realicé igual que tu comprando los componentes por individual, con lo cual tenía que esperar a que me llegaran todos para terminar el trabajo, Pero ya el año pasado probé en comprar las placas hechas con cuatro circuitos en cada placa. A mi me estén funcionando bien, te dejo imagen del antes y el después, aunque la prueba es con lampara halógena, también funciona con tiras led, relex, motores etc. y aguanta bastante amperaje sin necesidad de refrigerador.

Así recibes todo el material una sola vez y sin tanto trabajo que realizar. 

Modificado por jbr_belenes 23/7/2019 03:08












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Captura de pantalla (10).png (371KB - 298 descargas)

Hola Juan,

Creo que no me expliqué bien. Lo que quería pedirte es que me detallaras los componentes que conectabas en cada una de las salidas a un mosfet, antes de decidirte por las placas prefabricadas, como a los TIP-120 he conectado yo resistencias 220 Ohm en serie en la línea que va del Arduino a la patilla del transistor.

Por otro lado, he progresado bastante en el tema de separar los circuitos en varias placas. He echo la prueba durante tres horas seguidas y en todo momento se ha establecido una buena conexión entre maestro y esclavos y se han ejecutado las acciones; de momento con unos circuitos de prueba consistentes en diodos led.

Adjunto pantallazo donde se puede ver cómo los dos esclavos han enviado al maestro el aviso de que están dispuestos para recibir la siguiente orden (así se sincronizan entre sí), y cómo el maestro les envía la orden y los esclavos la reciben.

Todavía los códigos no están terminados, estoy cambiando también la parte del ventilador, pues si no detectaba el sensor paraba todo el código, intento hacer que en ese caso arranque directamente el ventilador sin esperar lecturas de temperatura. Más vale que funcione cuando todavía no haga falta a que no lo haga cuando la temperatura de los componentes sea crítica.

Seguiré informando de los avances.

Un saludo.



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Pantallazo puertos serial.pdf (531KB - 516 descargas)

Pinta bien el proyecto, por ahora el mas completo del tema visto en el foro. Cuando tenga un hueco miro las placas y tomo nota de los componentes y te paso la relación. espero que puedas compartir ese programa de control maestro-esclavo par echar un vistazo. un abrazo...
hay algunos mas en el foro que seguro están pensando lo mismo que yo. Esto del arduino abre muchas posibilidades y no todos trabajamos igual.

Gracias por tus comentarios. Naturalmente, cuando el código esté completamente asentado y en funcionamiento lo compartiré con el foro. Todavía tiene varias cosillas que pulir. Y también está la prueba con la carga de consumo en los circuitos.
Espero tus noticias respecto a los componentes.
Gracias y un saludo.

He intentado hacer el esquema.





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Captura de pantalla (11).png (64KB - 371 descargas)

P.

Modificado por jbr_belenes 26/7/2019 04:33

Muchas gracias por el esquema. Conforme avance en el tema iré informando.
Un saludo.

Saludos a todos.
Doy por finalizado el proyecto para controlar las distintas partes técnicas de un belén con la ayuda del micro-controlador Arduino.
Siguiendo indicaciones de foreros con más experiencia en el tema, he separado en dos placas las funciones a realizar, todo ello comandado por otra placa que los dirige. El maestro es un Arduino UNO y los esclavos son dos Arduino MEGA.
He pulido algún detalle del código anterior, como la parte relativa al ventilador, para que funcione, aunque el sensor no remita datos, y ajustado los encendidos y apagados de alguno de los circuitos, como la aparición del ángel, para que se realicen más rápidos y esté menos tiempo iluminado, y otras iluminaciones especiales.
He experimentado para el cambio de los transistores TIP-120 por mosfet, pero, cuando los conectaba siguiendo los esquemas obtenidos, tanto en este foro como por internet, al apagarse los circuitos, quedaba una corriente residual de entre 0,5 y 1,8 voltios, que hacía que no quedaran completamente apagados. Algo debo hacer mal, pero no lo descubro.
Al conectarlos con una única resistencia en serie entre el pin de Arduino y la patilla del mosfet, funcionan correctamente, pero no le veo ningún beneficio sobre el uso de los TIP, seguramente porque los circuitos como mucho sobrepasan en un poco la mitad de la potencia que admiten los transistores. Por si acaso tengo los mosfet a mano.
Así pues, presento el proyecto técnico de mi belén, que en resumen, controla la iluminación general en cuatro fases, con transición progresiva y ajuste de las tonalidades de color a obtener; las iluminaciones especiales (luna y estrellas tras celaje, aparición del ángel, iluminación a imitación del sol, antorchas, luz en casas, y escenas reducidas); los 6 motores de las distintas escenas con movimiento, por medio de relés; el sonido, tanto de ambiente (gallinas, gallo, vacas, ovejas, pájaros, grillos, búho, etc.), como musical de fondo (de momento villancicos) y finalmente el funcionamiento de un ventilador que ayuda a enfriar los disipadores de los transistores.
Todo está probado con los circuitos definitivos, consistentes en tiras led RGB y monocromas, led dicroicas y diodos led. Únicamente me queda ajustar las tonalidades de color definitivas para cada momento de las fases una vez terminada la construcción del belén.
Adjunto los códigos definitivos, así como el esquema del cuadro de control (hecho a mi manera). Espero que pueda ser útil para otros foreros, y agradecería cualquier comentario y/o crítica que me ayudaran a mejorarlo.
Un saludo y mi agradecimiento a los que me tanto han ayudado en este proyecto.




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ESQUEMA CONEXIONES MAESTRO-ESCLAVOS.pdf (82KB - 725 descargas)
MAESTRO_cod_final.ino (14KB - 471 descargas)
ESCLACO_1_cod_final.ino (22KB - 420 descargas)
ESCLAVO_2_cod_final.ino (26KB - 452 descargas)

Hola, el programa del mega valdría para arduino Uno? Alguna idea? Quiero hacer un noche y dia con arduino Uno y tiras leds y no se si el programa se podría volcar en este arduino si elimino tema de motores, ventiladores y solo me quedo con la iluminación.
Un saludo

Modificado por Fran A. 30/8/2019 10:31

Hola Fran,
Valdría para Arduino UNO teniendo en cuenta los números de los pin, que, ahora no recuerdo exactamente, pero pueden ser diferentes.
Cualquier duda que tengas, o cualquier problema que te surja, estaré encantado en intentar solucionartelo.
Un saludo.

laucsada, muy currado el diseño, si usas mosfet y los adecuados podras poner mas carga y no se te calientan ,ademas podras controlar mejor los led, pasame si quieres el esquema que lo revise porque yo uso y me van muy bien!

Gracias Pedro por tu comentario.

Si estoy usando los TIP-120 es porque, en principio, el consumo de los led de cada uno de los circuitos es, como mucho, la mitad de la carga que soportan. Por otro lado, como de momento la cosa va bien, no me he preocupado demasiado en estudiar los mosfet. Lo poco que estuve haciendo, seguramente por fallo mío, no daba los resultados de los otros. Puede que no atinara con la conexión más idónea entre las que fui sacando de internet. Finalmente me funcionaban conectándolos como los TIP, con una resistencia en serie.

Te agradecería si me dieras alguna idea sobre cómo conectarlos que pueda darme mejor resultado. No tengo los mosfet en módulo, que igual era la mejor solución, pero hasta no ver su resultado no quería meterme en la compra de los módulos.

Respecto a mi esquema, en un post anterior lo colgué. No soy experto en electricidad ni electrónica, así que lo hice a mi manera, intentando que fuera lo más fácil de comprender posible.

Gracias de nuevo y estaré encantado de recibir alguna ayuda.

Hola , igual la imagen te puede servir: en el esquema de conexión que te pasé en otra ocasión tenías también un diodo que se suele poner para proteger el motfet cuando conectas motores o relex.





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motfet.jpg (10KB - 274 descargas)

De todas formas para controlar los led los tip120 van genial también, para motores y relex van mejor los motfet.

En mi caso que pongo halogenas, el tip120 no le hace ni cosquillas a las lamparas.

Porque al trabajar PWM hay que tenerlo en cuenta.

Modificado por jbr_belenes 4/9/2019 02:30

Muchas gracias por el esquema. No recuerdo si ya lo había probado (experimenté de varias maneras), pero lo volveré a hacer. Que no sea por no insistir.

Lo que si estoy notando es que el voltaje de salida de los TIP y los mosfet es inferior al que da la fuente de alimentación. No se si es normal, pero no veo cómo solucionarlo. ¿Puede ser lo que se va en forma de calor?

Un saludo