Oct 02 Pantalla de leds DIY

En este artículo voy a intentar describir la construcción de mis pantallas de la forma más sencilla y fácil de entender que pueda para que cualquiera pueda hacerse la suya, pero sin entrar e detalles innecesarios

Porqué leds?

Principalmente por el consumo eléctrico, la pantalla de leds que he construido consume (en teoría) una tercera parte que la anterior HQI +T5 y da más luz.

Otro motivo, aunque en mi caso no era demasiado crítico, es que los leds no calientan el agua. Tras el cambio de pantalla no he vuelto a ver en marcha los ventiladores conectados a un controlador de temperatura que instalé a principio de verano. Con ventiladores tenía la temperatura a unos 26,5 grados, con picos máximos de 27,5 grados los días de mucho calor. Desde que puse los leds tengo el acuario a 25,5ª casi constantes y sin ventiladores.

Ahora que llevo con la pantalla unas semanas, os puedo decir que estéticamente la luz me gusta más que la de T5 o HQI. Hace unos reflejos similares al HQI, pero más vibrantes, es una luz brillante que ilumina incluso en las zonas de sombra y que parece no salirse tanto del agua como los otros tipos de luz a pesar de que no uso lentes y los leds que he puesto abren unos 125 grados.

Materiales

- 24 leds Cree XP-G Cool White (XPGWHT-L1-1B0-R5-0-01 el mejor bin disponible en ese momento en Cutter – unos 7000K. Los XP-G dan un máximo de 8000K)

- 24 leds Cree XP-E Royal blue (XPEROY-L1-D40-16-0-01 Min Flux of 500mw)

Los leds montados sobre pcb de estrella de 20mm son manejables y más fáciles de soldar. Por error, pedí los blancos en pcb redondo de 10mm… mucho mejor de 20….

- 4 fuentes de alimentación Meanwell ELN-48-60P

- 8 disipadores de 150x140x27mm

- 4 ventiladores 120mm / 12vcc

- Pegamento térmico Silver Artic

- Perfiles de aluminio que tenía por casa

- Plancha de PVC espumado que tenía por casa

- Plancha de metacrilato fina (tenía)

- Cables varios (tenía)

- Tornillos (siiii también tenía) (Os había comentado que sufro el síndrome de Diógenes?? Tengo cantidad de chatarra en el garaje J )

- 4 metros de sirga de acero

- Aproveché el bastidor de aluminio de mi anterior pantalla así como los enganches y demás cachivaches para suspenderlo del techo.

Al final del artículo pondré precios, dónde compré y más info útil.

Herramientas

Soldador de estaño (os recomiendo usar uno de punta fina, para soldar los cables a los leds), sierra de metal, destornilladores, lana de acero o lija muy fina, macho de roscar (uno bueno de acero HHS), papel, lápiz, taladro… e importante, un polímetro. Si no tienes, el mío es de los chinos - 4 o 5 euros – y es más que suficiente, que no vamos a construir un satélite artificial…

Manos a la obra

Por motivos de flexibilidad a la hora de iluminar decidí hacer 4 minipantallas de 12 leds (6 blancos y 6 azules) cada una, usando un par de disipadores para cada.

A nivel eléctrico una pareja de minipantallas forma un conjunto con dos Meanwell, una para cada color, por tanto van conectadas en serie dos a dos.

Comenzamos. Lo primero es unir los disipadores dos a dos para formar las 4 minipantallas.

Tenía un par de metros de un rodapiés de aluminio, de mueble de cocina, que me sobró, del que se podía sacar un perfil en L de unos 50x10mm que me sirvió como unión y como soporte de las planchas de metacrilato protectoras de salpicaduras.

Este perfil es bastante fino y la mejor forma de hacer el corte largo y liso es con un cutter. Parece que no, pero es fácil, varias pasadas presionando un poco y al final haciendo un poco de fuerza el perfil se parte, de forma similar a como se corta una plancha de metacrilato. El corte corto con sierra, puesto que no es liso.

La unión de los disipadores y el perfil va con tornillos. Hice roscas en los disipadores y agujeros pasantes en los perfiles. Hay que e ir con cuidado, el aluminio a pesar de ser un metal blando es bastante difícil de trabajar. Me cargué dos machos de roscar de los buenos haciendo sólo 32 roscas…. Las puntas rotas siguen incrustadas en los disipadores… eso no hay quien lo saque sin hacer un destrozo.

Una vez unidos y antes de empezar a pegar los leds, es conveniente pulir la superficie donde irán pegados con lana de acero o una lija muy finas, para que pegue bien y de paso la superficie sea más reflectante.

Para pegar los leds decidí usar pegamento térmico en lugar de pasta térmica+ tornillos, de lo que me alegro… hubieran sido 96 agujeros con sus roscas… en cambio el pegamento es muy cómodo y rápido de poner. En un par de minutos empieza a endurecer, por lo que una vez hecha la mezcla de los dos componentes que lo forman hay que trabajar rápido. Para ello hice una plantilla en un papel de la misma medida que los disipadores, así no hay que andar midiendo y colocando.

En la siguiente imagen se ve la plantilla y los disipadores ya pulidos.

Hacemos la mezcla de los dos componentes del pegamento, aplicamos en los huecos de la plantilla, sin pasarse de cantidad y pegamos los leds. Hay que presionar levemente y mover un poco las bases hacia los lados para que el pegamento se reparta uniformemente entre el disipador y la base del led, cuanto más fina la capa de pegamento mejor.

Por cierto, pegué dos trozos de perfil de aluminio con el pegamento y a los días probé a despegarlos, por si un día hay que cambiar un led fundido. Es difícil pero no imposible. Primero con el cutter para abrir camino y luego con una espátula fina, al final sale.

Esperamos un poco, levantamos la plantilla y a por el siguiente.

IMPORTANTE!!!

Los leds hay que colocarlos de forma que nos facilite luego el cableado. Van a ir en serie, por tanto hay que colocarlos de forma que el + de uno esté enfrentado al – del siguiente y en un ángulo que facilite la soldadura de los cables. Lo mejor es tener todo preparado y colocarlo sobre el disipador sin pegar/soldar nada, así vemos la mejor posición de los elementos.

Cuando ya está el pegamento seco, pasamos a soldar los cables. Los cortamos a medida, dejando que sean un poco más largos que la distancia entre leds. Cuidado con los excesos de estaño, ni éste ni los cables debe tocar el disipador ni los cantos de la estrella, únicamente soldaremos el cable en el trocito de cobre que queda a la vista en la estrella, es aconsejable preestañar un poco las puntas de los cables y la zona de soldadura de la estrella para facilitar la soldadura entre ellos después.

Queda más chulo y claro usar cables de diferente color para los leds blancos y para los azules.

Es más que conveniente comprobar que no hay contacto entre las soldaduras y el disipador con un polímetro. Cuando las tenemos ya en funcionamiento (encendidas), hay que comprobar que entre masa y el disipador hay 0 voltios.

Los dos cables más largos los sujeté al disipador con unas gotas de silicona normal.

Después hice las piezas de plástico que hacen de tapas delantera y trasera. Empleé una plancha de PVC espumado que hacía de divisor en un sump de sirocco (los cambié por cristal). Es un material suficientemente rígido y muy fácil de trabajar, se corta a la perfección con un cutter.

Las tapas son tiras de pvc pegadas unas sobre otras.

La primera es la parte que se ve desde fuera, la segunda hace de soporte del metacrilato transparente (va pillado entre este y el perfil de aluminio lateral) y la tercera son las dos pequeñas piezas una a cada lado que es donde se atornillan los tornillos de sujeción de la tapa que van el lateral.

Para encajar los conectores en las tapas traseras era necesario que el plástico fuera de menos grosor, así que perforé el hueco justo para atravesar el conector y éste va encajado en otra plancha de pvc rígido más fino (restos de una tapa de una urna Sirocco) y ésta atornillada a la tapa.

Cortamos las planchas de metacrilato a medida y lo cerramos todo.

La primera pareja terminada (a falta del cablear los conectores, colocar ventiladores y colocar las sirgas de acero que usaré para colgar las pantallas del bastidor.

Las tapas van atornilladas por los laterales.

Ahora pasamos a conectar los terminales de los conectores a los cables interiores de cada minipantalla. Luego éstos van encajados en el conector.

De cada una de ellas salen 4 cables:

Pantalla 1:

Cable 1: Viene del polo + de la Meanwel de azules y conecta en serie los led azules

Cable 2: Es el retorno del cable 1 tras pasar por los 6 leds azules y va al cable 2 de la pantalla 2.

Cable 3: Es el cable 3 de la pantalla 3 (retorno de los blancos)

Cable 4: Es el retorno del cable 3 que va hacia el polo + de la Meanwell de los blancos.

Pantalla 2:

Cable 1: Viene del polo – de la Meanwell de blancos y conecta en serie los leds blancos

Cable 2: Viene del cable 2 de la pantalla 1 y alimenta los azules de esta.

Cable 3: Es el retorno del cable 1 tras pasar por los 6 blancos y va al cable 3 de la pantalla 1

Cable 4: Es el retorno del cable 2 y va al polo – de la Meanwell de azules.

Vaya lío de cables! Mejor un dibujo:

Así me quedó el cableado:

Pero antes de probarlo hay que ajustar la intensidad de las Meanwell y preparar algo para dimearlas.

Las Meanwell dimeables (tipo D y P) necesitan una señal 0-10 Vcc (tipo D) o 1-10

PWM (tipo P) para controlar la intensidad. Bueno, en realidad las tipo P funcionan de las dos maneras. El problema es que sin señal no dan nada de luz, están apagadas y a 10 a están a tope. Sería más práctico al revés.

Un inciso para aclarar alguna cosa.

Cuántos leds se pueden conectar a una fuente?

Pues depende de los leds y cómo los pongamos. Lo más habitual es ponerlos en serie. Tiene el inconveniente de que si se funde uno, el resto de la serie se apagan al abrirse el circuito. En paralelo si se funde un led, el resto sigue funcionando, pero la intensidad aumenta, pues hay que repartirla entre menos leds, con lo que se pueden sobrecargar y llegar a fundirse uno tras otro. Luego tenemos combinaciones de ambos sistemas, dos o más series conectadas entre sí en paralelo. Yo, como en casi todos los bricos que he visto por la web, los he puesto en serie.

Las Meanwel ELN-48-60 dan 48 voltios y una intensidad máxima de 1200mA

Según el datasteet los Cree XP-G (Blancos) tienen un forward voltage de:

3.0 volt. a 350mA, 3.2 volt. a 700mA y 3.3 volt. a 1000mA

Yo los he puesto a 1000mA, por tanto 48v / 3.3v = 14,54

En teoría podría poner como máximo 14 XP-G en serie. He puesto 12.

Los royal blue los le puesto a 700 mA, su forward voltage para esta intensidad es de 3,4 volt., por tanto también se podrían poner 14 máximo. He puesto 12.

Qué intensidad?

Los leds tienen un punto óptimo de funcionamiento, es en el que más luz dan por watio consumido, en general suele ser un valor en torno a 350mA en los Cree XPs y XRs, pero podemos darles más caña, aunque sea a costa de un consumo mayor y menor eficacia.

Los que he usado aguantan hasta 1500mA (XP-G) y 1000mA (los XP-E). En las pruebas (a ojímetro) que he hecho, en los XP-G a partir de 1000mA no se nota un aumento de luz que justifique el aumento de consumo y el tenerlos al límite. En los azules (insisto, a ojímetro) este límite está a 700mA. Estas son intensidades que he visto que usa mucha gente que se ha fabricado pantallas de led.

Siempre será más eficiente tener 100 leds a 350mA que 50 leds a 700mA, pero claro, 100 cuestan el doble que 50 y necesitan más fuentes.

Bueno a lo que íbamos…

Ajustando las Meanwell

Para ajustar la intensidad, necesitamos abrirlas. Soltamos los cuatro tornillos y desmontamos la tapa. Tiene dos potenciómetros en el interior uno para regular el voltaje de salida y otro para regular la intensidad. He leído y comprobado que con leds, el voltaje se autorregula en estas fuentes, así que no lo tocamos. El que nos interesa, el de la intensidad es el que está más al aire y cerca de la esquina de la caja. Está etiquetado en la placa como SVR2, el otro está bajo una chapa de hierro y se accede a través de un agujero en ésta.

De primeras, para evitar disgustos, giramos el potenciómetro en sentido inverso al reloj para bajar la intensidad al mínimo y proteger nuestros leds.

Ahora tenemos que conseguir algo que nos de 10 voltios para conectarlo a los cables de dimear. Para mí, ignorante casi absoluto de electrónica, lo más sencillo es utilizar una fuente de 12 volt o más y conectarle un regulador de tensión LM7810 (no vale nada y lo tienes en cualquier tienda de electrónica). Este bicho tiene tres patas. Visto de frente, le conectas el positivo de la fuente a la pata izquierda y el negativo a la central. Por la pata derecha te saca 10 voltios exactos.

Conectas la pata central al negativo de dimeado de la Meanwell (cable blanco) y la pata derecha al cable de dimeado positivo (cable azul). Los cables que quedan de ese lado son los que van a los leds Negro – rojo +. Conectamos los cables del otro lado de la fuente (marrón y azul) a 220v. y…. ya deberían estar encendidos los leds!!! Poca o nada de luz? Tranquis, hemos puesto la intensidad al mínimo recuerdas?

Ahora hay que intercalar el polímetro en posición de medir intensidades entre uno de los cables de salida hacia los leds de la meanwell (el cable rojo por ejemplo) y el cable que va hacia los leds, es decir, ponerlo en serie como si fuera otro led.

Nos dará una lectura X, tenemos que ir girando el potenciómetro SVR2 en sentido horario hasta que marque la intensidad que deseamos. No mires directamente a los leds….brillan ;)

En la imagen siguiente se ve que estoy regulando la fuente para azules. El polímetro marca 0,70 A= 700 mA.

Cuando tenemos regulada la intensidad cerramos la caja, ya no hará falta abrirla más.

A la derecha del polímetro veréis una placa, son varios circuitos que probé para poder dimear las meanwell manualmente (por juguetear). Sólo uno llego a funcionarme… es este. Es sencillo y los componentes no valen nada. Da entre 0 y 10 vcc girando el potenciómetro. Si cambiáis el LM317 por el LM7810 que os comentaba antes, podéis quitar las dos resistencias, y los condensadores tampoco son imprescindibles… así que se puede reducir a dos componentes, el 7810 y un potenciómetro, pero para juguetear, no como solución permanente.

Imagen obtenida de este hilo http://www.nano-reef.com/forums/index.php?showtopic=224273

Terminando las pantallas

No me apetecía perforar de lado a lado los disipadores para poner los ventiladores y se me ocurrió ponerlos así. No se si se aprecia muy bien en la foto, pero son trozos de tubo de los de aireador, encajados entre las alas del disipador y un tornillo que encaja dentro del tubo a presión. Queda bien sujeto y de paso evita vibraciones.

Una pantalla completa. En la foto de la derecha se ve el conector del ventilador (de los de disco duro) y las sirgas. Éstas van enganchadas a los tornillos que sujetan los laterales al disipador, estos tornillos atraviesan las dos primeras alas del disipador.

Aquí se ve una pantalla ya colocada en el bastidor de aluminio hecho con perfiles en L. Va colgando de una barra que encaja en el bastidor y se puede desplazar de izquierda a derecha. La propia pantalla se puede desplazar en la barra que la sujeta hacia adelante y hacia atrás e incluso balancear hacia los lados, lo que nos da mucha flexibilidad a la hora de iluminar el acuario. Por el contrario, al ser 4 pantallas independientes tenemos bastantes cables a la vista.

Pues ya sólo falta minimizar el cableado suelto por ahí… y a disfrutar de nuestra pantalla. Los azules son una verdadera pasada!!! Dan una imagen de los corales casi irreal con unas fluorescencias que no había visto antes, la pena que no se puede fotografiar… al menos no con mi cámara, el resultado ni se acerca a la realidad.

Seguramente mi proporción de blancos/azules resultará demasiado blanca para la mayoría, ya que por lo que veo por ahí, a la gente le gusta la luz muy azulada. Quizás sería mejor una proporción de 60 azules /40 blancos, si usamos blancos XPG

Controlando la pantalla

Aquí no me voy a extender mucho… como ya comentamos al principio, para que los leds luzcan hay que meter una señal de 0 a 10v en las Meanwell.

Para esto podemos usar un voltaje fijo desde un transformador, batería, circuito ... y controlarlo todo con relojes programadores. Esto es lo fácil… pero ya que son dimeables... lo lógico es que queramos dimear y que sea automático.

Se puede utilizar un controlador de acuarios tipo profilux, o un autómata, hay mil formas. Yo estoy utilizando un arduino que es un pequeño controlador o autómata de muy bajo coste y que está muy documentado en la red por ser hardware libre, es decir no necesita ningún tipo de licencia, patente … http://www.arduino.cc/es

No voy a explicar cómo lo he hecho el montaje, porque me ha costado mucho debido a mi falta de conocimientos de electrónica, por tanto no me siento capacitado ni con autoridad “moral” para explicar nada… Me he basado en el proyecto KRUSDUINO. Si alguien quiere hacerlo así os recomiendo que lo calquéis totalmente, así os evitáis los problemas que he tenido por salirme un poco del original. Copiando el hard y el software tal y como explica funciona de coña. Está diseñado para funcionar sólo como controlador de pantalla. Controla el dimeado de dos canales (blanco/azul) y temperatura (se supone que para los disipadores, pero el sensor lo pones donde quieras), luego tiene funciones de test, puedes conectarte desde un ordenador por usb…

El controlador en su caja

La pantalla principal

Dónde compré y precios.

- Leds. Hay un montón de sitios, los míos son de www.cutter.com.au una tienda online australiana con muy buenos precios y gran variedad de material. Es uno de los pocos sitios que te dicen en bin (código del que se sacan las características de esa remesa de leds) del led que compras.

25 XPE royal blue + 30 XPE blancos me costaron con envío incluido 257,88€

- Fuentes de alimentación Meanwell ELN-48-60 y pegamento térmico Silver Artic. Los compré en www.rapidled.com (USA) a 30 USD unidad y el pegamento a 13,99 USD. Envían muy rápido. Total gastos envío incluidos, 148.94 USD /118,38 €

- 8 disipadores de 150x140x27mm. En http://stores.ebay.de/TONITON-Shop

Son un chollo, 4.90 €/unidad. Pesan casi 700g. cada uno. El envío fueron 17.50€ para 8 disipadores y un par de ventiladores (paquete de 5kg.aprox)

- 4 ventiladores 120mm / 12vcc. Ofertón en PCbox. Xilence 12cm. a 2,86 € /unidad

El resto ya tenía, pero bueno en ferreterías o sitios de bricolaje tienes de todo (perfiles, tornillos, sirgas…)

Es primera vez que sumo…. Menos de 450€!!!

- ARDUINO:

- 1 x Arduino Duemilanove (updated 328 version) = £20.14 (24€)
- 1 x Screw Shield (Terminal Strip) Kit for Arduino = £6.81 (8€)

Este chisme viene muy bien para las conexiones del Arduino sin tener que soldar. Viene desmontado, lo tienes que soldar tu mismo, es fácil.

Ambos en http://www.oomlout.co.uk Envío gratuito.

- 1 Nokia 3310 LCD shield v1.0 with Joystick con envío inc. = £11.99 (14 €) en www.nuelectronics.com

-1 x Temperature sensor (-40C to 150C) $2,00 USD (1,5€)

-1 x DS1307 Real Time Clock breakout board kit $9,00 USD (6,5€)

Ambos en www.adafruit.com

Si alguien quiere copiar el Krusduino, el sensor es otro, y el reloj se monta por componentes en la placa así que no hacen falta los dos últimos componentes.

Total tema arduino… 54€

Es decir la pantalla + controlador por unos 500€ aprovechando material que tenía por casa.

Información útil

Datasheet de las Meanwell http://www.meanwell.com/search/eln-60/eln-60-spec.pdf

Datasheet de leds Cree XPE http://www.cree.com/products/pdf/XLampXP-E.pdf

Datasheet de leds Cree XPG http://www.cree.com/products/pdf/XLampXP-g.pdf

Proyecto Krusduino:

Introducción.

http://dangerduino.googlecode.com/files/Krusduino-Overview-v0.1.pdf

Manual de Usuario.

Http://dangerduino.googlecode.com/files/KrusduinoUserManualv1.pdf

Descarga del software (V14)