Tutorial - Modelos a Escala con LEDs.pdf

TSUO Hector Trujillo [email protected]

ILUMINACION DE MODELOS A ESCALA CON DIODOS EMISORES DE LUZ (LED) Bien como ya imagino mucho de ustedes han querido darle mas realismo a sus modelos agregándoles luces; pero no han podido, o no saben. Ahora bien voy a compartir un poco de lo que se de electrónica con ustedes. Al inicio se les hará un poco aburrido todas las especificaciones que voy a aclarar, esto tiene el fin de que ustedes mismos delimiten y calculen las luces de su modelo. Primero debemos delimitar cuantas luces queremos que vayan en el modelo, debido a que muchos cambian; son de faro simple o doble, o tienen stop’s, y direccionales juntas o diversas situaciones. LED (diodos emisores de luz)

Ya que hemos enlistado las luces, ahora tenemos que comprar los LED (diodos emisores de luz). En el mercado existen diversos tipos de LED que varían desde su tamaño, color y brillo. Muchos se preguntarán ¿y dónde los compró?, la respuesta es sencilla, los podemos encontrar en tiendas donde venden material para electrónica; algunas de las cadenas mas sobresalientes en México son Steren, Master y Radio Shack; pero en ninguna de estas podremos encontrar una variedad tan grande como en Internet; como el portal de ebay. Los links los pondré enseguida. La unidad de medida de brillo se mide en MCD o Kmcd. www.steren.com.mx http://stores.ebay.com/BestHongKong www.master.com.mx http://stores.ebay.com/TopBright-Led-Store www.radioshack.com.mx http://stores.ebay.com/HKJE-Led-Lamp-Center http://stores.ebay.com/led-hk http://stores.ebay.com/Light-of-Victory-Led-Store-lvehk En el cuadro siguiente describiré algunos de los LED más comunes y fáciles de encontrar, cabe mencionar que los podemos encontrar en otras variedades como son: SMD/SMT (superficiales o montaje son muy pequeños y sus medidas no rebasan los 2mm), 8mm (de ángulo amplio), superflux (de 4 pines o patas), LUEXON (de mucho mas brillo, su brillo ya se mide en watts).

Tamaño Color 3mm Rojo (difuso, claro, ultra brillante)

Verde (difuso, claro, ultra brillante) Amarillo (difuso, claro, ultra brillante) Blanco (difuso, ultra brillante) Azul (difuso, ultra brillante) Blanco templado(difuso, ultra brillante) variedad de blanco con tono cálido o amarillento

5mm Rojo (difuso, claro, ultra brillante) Verde (difuso, claro, ultra brillante) Amarillo (difuso, claro, ultra brillante) Blanco (difuso, ultra brillante) Azul (difuso, ultra brillante) Blanco templado(difuso, ultra brillante) variedad de blanco con tono cálido o amarillento Rosa (difuso, ultra brillante) Naranja (difuso, ultra brillante) Púrpura o ultravioleta (difuso, ultra brillante)

10mm Rojo (difuso, claro, ultra brillante) Verde (difuso, claro, ultra brillante) Amarillo (difuso, claro, ultra brillante) Blanco (difuso, ultra brillante) Azul (difuso, ultra brillante) Blanco templado(difuso, ultra brillante) variedad de blanco con tono cálido o amarillento Rosa (difuso, ultra brillante) Naranja (difuso, ultra brillante)

• en los colores blanco, azul, blanco templado, rosa, naranja y púrpura; son más difíciles de encontrar en la variedad de difusos.


Aclarado esto, los tipos de brillo y los rangos de voltaje (energía con la que trabajan) son:

Tamaño Color Brillo (mínimo – máximo) Voltaje (min.-máx.)

/ Corriente 3mm Rojo ultra brillante 3 - 6 Kmcd 2.0 – 2.4v/(20mA)

Verde ultra brillante 6 – 10 Kmcd 3.4 – 3.8v/(20mA) Amarillo ultra brillante 3 - 6 Kmcd 2.0 – 2.4v/(20mA) Blanco ultra brillante 4–7, 7–10, 12–17 Kmcd 3.4 – 3.8v/(25mA) Azul ultra brillante 3 – 6 Kmcd 3.4 – 3.8v/(20mA) Blanco Temp. ultra brillante 12 – 15 Kmcd 3.4 – 3.8v/(25mA)

5mm Rojo ultra brillante 4–8, 9–13, 13–17, 15– 18, 20–28 Kmcd 2.0 – 2.3v/(20mA) Verde ultra brillante 12–18, 22–28 Kmcd 3.4 – 3.8v/(20mA) Amarillo ultra brillante 4-8,10–15, 15–22 Kmcd 2.0 – 2.3v/(20mA) Blanco ultra brillante 6-8, 8-11, 12-16, 18-21, 22-27, 27-35, 30-40, 40-50, 50-60 Kmcd 3.4 – 3.8v/(25mA) Azul ultra brillante 5-7, 7-10, 10-13 Kmcd 3.4 – 3.8v/(20mA) Blanco Temp. ultra brillante 18 – 22 Kmcd 3.4 – 3.8v/(25mA) Rosa ultra brillante 5 – 8 Kmcd 3.4 – 3.8v/(20mA) Naranja ultra brillante 10-12, 12-15 Kmcd 1.9 – 2.3v/(20mA) ultravioleta ultra brillante 395, 400 – 410 NM 3.4 – 3.8v/(20mA)

10mm Rojo ultra brillante 40 – 60 Kmcd 1.8 – 2.4v/(20mA) Verde ultra brillante 40 – 60 Kmcd 3.4 – 3.8v/(20mA) Amarillo ultra brillante 40 – 60 Kmcd 1.8 – 2.4v/(20mA) Blanco ultra brillante 80 – 100, 110 – 130 Kmcd 3.4 – 3.8v/(25mA) Azul ultra brillante 20 – 40 Kmcd 3.0 – 3.8v/(20mA) Blanco Temp. ultra brillante 70 – 80, 90 – 110 Kmcd 3.4 – 3.8v/(25mA) Rosa ultra brillante 50 – 60 Kmcd 3.4 – 3.8v/(20mA) Naranja ultra brillante 30 – 50 Kmcd 1.8 – 2.4v/(20mA)

¿Cómo podemos identificar la polaridad de un LED? El Ánodo (polo positivo) es la pata larga del LED; y el Cátodo (polo negativo) es la pata corta.

El símbolo del LED en un diagrama electrónico es:

Ánodo (+) Cátodo (-)


MATERIALES

Ahora ya que he aclarado las especificaciones de los LED vamos a lo que nos interesa; su aplicación en los modelos a escala. Y para ello necesitaremos estos materiales: * LED.- los necesarios (Fig.1) * Batería.- Como sabemos no caben muchas baterías dentro de los modelos, así que solo me limitare a usar una -batería cuadrada- (Fig.2), ya sean alcalinas o recargables; podemos también utilizar -baterías recargables- como las que usan los teléfonos inalámbricos (Fig.3), siempre y cuando estas tengan el conector universal y sean superiores a los 3 volt; son un poco mas caras pero tendremos la ventaja de poder usarlas cuantas veces queramos. La batería cuadrada es de 9volts. * Broche.- Para tener un acceso más fácil a nuestro “circuito” necesitaremos un -broche para batería cuadrada- (Fig.4). Esto nos hará de mediador entre nuestra batería y los LED’s * Conexiones.- Para conectar los LED al porta pilas necesitaremos alambre o cable delgado, podemos utilizar el -cable de línea telefónica o conmutador-, vienen de 2, 4 o mas cables o alambres pequeños (quitaremos el forro exterior que viene en color gris, plata o marfil) (Fig.5), -cable para redes-, aquí vienen 4 pares alambres dentro de un forro (Quitaremos el forro exterior que es de color azul o gris por lo regular) (Fig.6), -cable estañado- para conexiones del calibre 22 (Fig.7) o -cable plano- tiene desde 14 a 50 tiras de cable (Fig.8). * Cinta de Aislar.- Es como la que usan los instaladores eléctricos; la usaremos para aislar nuestras uniones de los cables y LED’s (Fig.9). * Pegamento.- Necesitaremos pegamento para pegar el LED en su ubicación final y si queremos también los cables, puede ser: -epóxico- ya sea en masilla o liquido (consta de 2 ingredientes y ambos se mezclan en partes iguales)(Fig.10), -Cianoacrilato, como kolaloka u otros (en presentacion de gotero NO BROCHA) y bicarbonato de sodio- se ponen unas gotas de cianoacrilato y después se le espolvorea el bicarbonato(Fig.11) y –Cianoacrilato y acrílico dental “normal”(este lo consiguen en depósitos de materiales para dentistas u odontólogos)- se prepara de igual manera que con el bicarbonato (Fig.12), o a en su defecto -silicón- (Fig.13)de barrita con su respectiva pistola o tipo gel. * Apagador.- Para que nuestro modelo no este prendido siempre y no tengamos que quitar las baterías pondremos un micro switch de 1 tiro y dos polos (Fig.14). Hasta aquí podemos hacer todo bien sin problemas; pero si queremos dar un acabado mas profesional necesitaremos: * Cautín.- Tipo lápiz de la marca que sea, menos trupper. Potencia 25 – 30 watts (Fig.15). * Soldadura.- soldadura de alma de resina aleación 60/40 en la presentacion que gusten (Fig.16). * Soporte.- para el cautín y no quememos la mesa de trabajo o hasta nosotros por causa de algún descuido (Fig.17). * Thermofit.- Es un tubo parecido a una manguera, esta al aplicarle calor se reduce su diámetro; la usaremos en vez de la cinta de aislar(Fig.18) Y para reducirla necesitaremos una pistola de calor para Thermofit (Fig.18), no se preocupen si no la tienen podemos usar un encendedor(Fig.18) (con este solo daremos pequeñas pasadas, porque si no podemos quemar el Thermofit) o una secadora para cabello (Fig.18) (solo tardara un poco mas en reducirse el tubo). Dependiendo del alambre o cable que tengamos a la mano hay calibres desde el 1.16mm, 3.2mm y 4.8mm se reduce 50% aplicando 70°c.

Fig.1 – LED de los tipos que necesitemos o queramos.


Fig.2 – Batería Cuadrada de 9volts

Fig.3 – Baterías recargables para teléfono inalámbrico con conector universal (el par de cables salientes de la batería), vienen en tamaños y voltaje diferentes. Cabe mencionar que necesitaremos un cargador que nos pueden recomendar donde compren este tipo de baterías.

Fig.4 – Broche para batería de 9volts

Fig.6 - Cable para Red

Fig.5 – Cable para línea telefónica o conmutador

Fig.7 – Cable estañado Cal. 22

Fig.8 – Cable plano 14 – 50 líneas

Fig.9 – Cinta de aislar

Fig.10- Pegamento Epóxico

Fig.15 – Micro-switch 1p2t

Fig.15 – Cautín tipo lápiz, 25 – 30w

Fig.14 – Soldadura con alma de resina, aleación 60/40

Fig.15 – Base para cautín con esponja, la esponja es para limpiar la punta del cautín, requiere estar mojada.

Fig.16 – Thermofit negro y de colores, pistola de calor, encendedor, secadora de cabello.

Fig.11- Cianoacrilato y bicarbonato

Fig.12- Cianoacrilato y acrílico dental NORMAL

Fig.13- Silicón en sus 2 presentaciones


RESISTENCIAS

Antes de continuar creo es conveniente explicar el uso de las resistencias ya que nos apoyaremos de ellas para limitar el voltaje en algunos casos (en otros casos usaremos dos o más LED en serie, explicaré mas adelante esto) y no quemar nuestros LED’s. Las resistencias no tienen polaridad así que las podremos conectar como sea. El cálculo es muy simple siempre y cuando pongamos atención en lo siguiente; para calcular las resistencias usaremos la siguiente formula: R = V / I Donde R es el valor de la resistencia, la unidad de medida nos va a dar en ohm, V es el voltaje e I es la corriente dada en Amperes. Aplicándola a nuestra necesidad se usaría de la siguiente manera: R = (Vpila – (Vled * # LED’s)) / Iled Por el momento solo quiero que tengan en mente esta fórmula ya que más adelante la aplicaremos a algunos ejemplos para que quede lo más claro posible. El símbolo para una Resistencia es:

La potencia de una resistencia indica la corriente máxima que puede pasa sin que se dañe esta misma. Se mide en watts (w). Casi todas las resistencias que vamos a ocupar van a ser a medio watt. FUENTE

Le denominaremos fuente al dispositivo de alimentación de cualquier circuito. De ahora en adelante usaremos el término “Fuente” para referirnos al término pilas o baterías. La simbología de la fuente es la siguiente:


- 9 Volt A este voltaje no podremos utilizar los LED directamente puesto que se quemarían, para evitar esto necesitaremos de una resistencia sin excepción alguna para reducir el voltaje de la fuente; y así aumentaremos el tiempo de vida de los mismos. Ahora retomando la ecuación que mencione anteriormente vamos a aplicarla. Usando un LED rojo de 5mm (2 – 2.3volts y corriente de 20 mili amperes; para hacerlos amperes los dividimos entre 1000 y el resultado seria 0.02A) y una fuente de 9 volt, el cálculo sería el siguiente: R = (9v – (2.1 * 1)) / 0.02A R = 6.9 v / 0.02A R = 345 ohm a .5 watt NOTA: escogí el valor de 2.1 volt porque es un valor medio de 2 – 2.3 volt, pero podemos usar el valor máximo o el valor mínimo; o cualquiera dentro del rango. El diagrama de conexión es el siguiente:

Esta es una conexión simple o directa de un stop. Ahora, para saber cuantos LED podemos conectar en serie a nuestra fuente hacemos el cálculo siguiente: #LED’s = Fuente volt / LED deseado en volt Siempre tomaremos nada más los enteros. Por ejemplo para saber cuantos LED blancos podemos conectar: #LED’s = 9v / 3.6 = 2.5 En este caso solo podemos utilizar 2 LED, y aparte tendremos que usar una resistencia debido a que el resultado no nos dio cerrado; Y ahora calculamos la resistencia: R = (9v – (3.6v * 2v)) / 0.025a R = (9v – 7.2v) / 0.025a R = 1.8v / 0.025a R = 72 Ohm El diagrama de conexión será el siguiente:



Tomemos en cuenta un modelo simple con un par de faros, un par de direccionales o cuartos delanteras y otras traseras y un par de stop. El tamaño de los LED será de acuerdo a la escala. Los materiales son los siguientes: LEDs: - 2 LED blancos (3.4 – 3.8v / 25mA) - 4 LED amarillos (2.0 – 2.4v / 20mA) - 2 LED Rojos (2.0 – 2.4v / 20mA) - Resistencia 72 Ohm R = (9v - (3.6 * 2)) / .025a = 72Ohm - Resistencia 10 Ohm

R = (9v - (2.2 * 4)) / 0.02a = 10 Ohm - Resistencia 230 Ohm R = (9v - (2.2 * 2)) / .02a = 230 Ohm El diagrama seria el siguiente:


APAGADOR (SWITCH)

Este dispositivo nos sirve para encender o apagar nuestro circuito, esto lo hace mediante una palanca deslizable que corta la corriente. El tipo de apagador que vamos a utilizar es de 1 tiro 2 polos, el tiro es a donde llega la corriente y los polos a donde se dirigirá esta misma, dependiendo de la posición de la palanca. Si viéramos el switch de lado veríamos que tiene 3 postes el de la mitad es el tiro y los dos extremos son los polos. Si conectamos un polo y el otro no, seria un apagador simple de encendido/apagado. Si conectáramos ambos extremos circularía la corriente dependiendo de la posición de la palanca. El símbolo del switch en un diagrama electrónico es:

Este dispositivo lo colocaremos al inicio de nuestro circuito de la siguiente manera:


INSTALACION

Bien hasta ahora creo yo que hemos visto mucha electrónica, pero ya es hora de ensuciarnos las manos. Hasta aquí ya tenemos definido nuestros materiales y la manera en que conectaremos nuestros LED (diagrama); hecho esto empezaremos con la instalación; repasaremos todo lo anterior, pero en un caso ya real.

1. Materiales.- - 14 LED blancos - 2 LED azules - 14 resistencias de 208 ohm ó el valor próximo superior a esta cantidad - 2 resistencias de 260 ohm ó el valor próximo superior a esta cantidad - Alambre - 3 Switch - Pegamento epóxico - Silicón caliente - Batería 9v. y broche para la misma

2. Preparación.- - diagrama:


- soldamos o amarramos las resistencias y el alambre al LED

Amarrado

Soldado

3. Ensamble.- hacemos los agujeros donde vamos a poner los LED con una broca de 5mm, una vez hecho esto colocamos los LED ya precableados y aplicamos una capa abundante de pegamento epóxico o silicón caliente.

Hacemos lo mismo con los Switch

Aquí vemos como pegamos directamente el alambre a las terminales de la batería, se puede hacer así o con el broche.


4. Acabado.-

Bueno pues este es el FIN creo que esta todo claro; si no, quedo a sus ordenes Héctor Rubén Trujillo Dávila [email protected] PROXIMAMENTE Capitulo 2 MINIATURIZACION Y OTRAS IDEAS jojo…!

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