Autor Tema: Calculo resistencia para matriz de leds  (Leído 7381 veces)

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Calculo resistencia para matriz de leds
« en: 15 de Marzo de 2007, 03:25:43 »
Hola, agradeceria que me pudieran ayudar con lo siguiente. Estoy haciendo una cámara de CCTV. El circuito tiene un sensor LDR, uno de presencia y una matriz de leds de infrarrojos. Como calculo la resistencia adecuada y la potencia?. El esquema de la matriz es como el siguiente:

Un saludo

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Re: Calculo resistencia para matriz de leds
« Respuesta #1 en: 15 de Marzo de 2007, 07:51:23 »
Un Led comunmente necesita una corriente de unos 20mA para funcionar, por cada rama debera circular esa corriente y por el colector entonces 4x20mA=80mA

En tu caso al utilizar un transistor puedes regular la corriente maxima en el colector variando la resitencia de la base. No necesitas la resistencia de emisor. Lo que debes averiguar es cual es la hFE de tu transistor (la ganancia) y aparatir de ahi ya puedes calcular la resitencia de base necesaria para conseguir los 80mA en el colector.


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Desconectado Picavid

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Re: Calculo resistencia para matriz de leds
« Respuesta #2 en: 15 de Marzo de 2007, 09:18:31 »
Gracias Mariano por responder tan rapido. Sinceramente de electronica "pura" apenas conozco. Para hacer ese cálculo, no se debería basar en 12x20mA? En cuando a hFE, no sé que es. el transistor es un BD135, del que no tengo datasheet, pero el del BD136, que es PNP, pone:
- hFE1: (Vce=-2V, Ic=-5mA) --> min 25
- hFE2: (Vce=-2V, Ic=-0,5A) --> min 25
- hFE3: (Vce=-2V, Ic=-150mA) --> min 40, max 250

Luego, hFE clasification:
.- 6: 40~100
.- 10: 63~160
.- 16: 100~250

Gracias de antemano, David

Desconectado dhmejia

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Re: Calculo resistencia para matriz de leds
« Respuesta #3 en: 15 de Marzo de 2007, 09:40:13 »
Primero que todo debes cambiar el circuito y usar una resistencia por cada serie de Leds, para 4 leds asumiendo una corriente de 20mA y una caída aproximada de 2V por Led (esto depende del color y del tipo de led, esto es un ejemplo), en total para los 4 leds la caida de voltaje total serian 8V, por lo tanto en la resistencia quedan 12V de la fuente - 8 voltios de los leds, eso da 4 voltios y con 20mA la resistencia sería de 200 ohmios, todo esto asumiendo que la caida en el transistor es de cero voltios.

saludos
Pereira - Colombia

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Re: Calculo resistencia para matriz de leds
« Respuesta #4 en: 15 de Marzo de 2007, 10:40:17 »
Para hacer ese cálculo, no se debería basar en 12x20mA?

Cada rama contiene 4 leds en serie, al estar en serie circula por ellos la misma corriente (En el dibujo I). Y hemos determinado que debe ser 20 mA. Para ser mas claro, se suman las intensidades en paralelo y los volajes cuando estan en serie.

Por leyes de kirchoff, las corrientes que entran en un punto deben valer lo mismo que las que salen de el, por eso al entrar 4 corrientes de valor I en el punto B, la que sale por el colector es 4I.

Primero que todo debes cambiar el circuito y usar una resistencia por cada serie de Leds, para 4 leds asumiendo una corriente de 20mA y una caída aproximada de 2V por Led (esto depende del color y del tipo de led, esto es un ejemplo), en total para los 4 leds la caida de voltaje total serian 8V, por lo tanto en la resistencia quedan 12V de la fuente - 8 voltios de los leds, eso da 4 voltios y con 20mA la resistencia sería de 200 ohmios, todo esto asumiendo que la caida en el transistor es de cero voltios.

saludos

Por lo dicho antes daria igual poner 4 resistencias(una por rama), que una resistencia comun, simplemente el valor de la resistencia comun seria el de la asociacion en paralelo de las 4 anteriores, es decir 50 Ohm.

Sin embargo sigo opinando que no es necesario poner resistencias en el colector o en os diodos, ya que el transistor se encarga de limitar la corriente.

En cuando a hFE, no sé que es. el transistor es un BD135, del que no tengo datasheet, pero el del BD136, que es PNP, pone:
- hFE1: (Vce=-2V, Ic=-5mA) --> min 25
- hFE2: (Vce=-2V, Ic=-0,5A) --> min 25
- hFE3: (Vce=-2V, Ic=-150mA) --> min 40, max 250

Luego, hFE clasification:
.- 6: 40~100
.- 10: 63~160
.- 16: 100~250
Mira, aqui el datasheet del BD135. http://www.ortodoxism.ro/datasheets/fairchild/BD135.pdf

La hFE es la ganacia del transistor, la corriente en el colector (Ic) de un transistor bipolar en activa es hFE x Ib (Ib es la corriente que circula por la base)

Si te fijas en la primera grafica del datasheet, muestra la curva de hFE frente a Ic, como queremos una Ic de 80 mA, vemos que tendremos una hFE de unos 95.

Como Ic=Ib x hFE => Ib=Ic/hFE = 80 mA/95 = 0.84mA

Para conseguir esa corriente Ib miramos la malla de entrada del transistor para calcular la Resistencia de la base:

 Vbb-Vbe=Ib x Rb => Rb= (Vbb-Vbe)/Ib = 5.11KOhmnios, para asegurarnos de no darle demasiada corriente a los leds, ponemos una Rb de 6.3 KOhm en vez de la de 10k





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Re: Calculo resistencia para matriz de leds
« Respuesta #5 en: 15 de Marzo de 2007, 12:49:20 »
Muchas gracias por las respuestas. Explendida explicación Mariano. Sólo me ha quedado una duda, ¿De donde sale el valor de Vbe?. Según la fórmula final es 0.71V verdad (Vbb=5V --> (5-0.71)/0.84 = 5.11K)?

Saludos, David.

Desconectado dhmejia

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Re: Calculo resistencia para matriz de leds
« Respuesta #6 en: 15 de Marzo de 2007, 14:58:10 »
Por lo dicho antes daria igual poner 4 resistencias(una por rama), que una resistencia comun, simplemente el valor de la resistencia comun seria el de la asociacion en paralelo de las 4 anteriores, es decir 50 Ohm.

No es lo mismo y de hecho no es recomendable usar una sola resistencia, los leds no tienen exactamente la misma caida de voltaje, al colocar una sola resistencia para las 4 series es posible que unos leds brillen mas que otros y cuando hay muchos paralelos con una sola resistencia incluso se ven algunos leds con pequeñas oscilaciones.  Hace tiempo tuve problemas con un display de 7 segmentos hecho en leds por usar solo una resistencia común.

Un ejemplo siendo algo extremista: si en una de las series cada led tiene una caída de voltaje de 1.9V el voltaje en la serie sería de 7.6V, si los leds de otra serie necesitan cada uno 2V (8 V para todos) para encender bien ya se verían afectados por los 7.6 que esta forzando la serie de leds con caida de voltaje menor.

En resumen, nunca se deben montar leds en paralelo, simpre debe haber resistencia independiente por led o por serie de leds.

Espero haber sido claro.

saludos,
Pereira - Colombia

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Re: Calculo resistencia para matriz de leds
« Respuesta #7 en: 15 de Marzo de 2007, 16:09:11 »

No es lo mismo y de hecho no es recomendable usar una sola resistencia, los leds no tienen exactamente la misma caida de voltaje, al colocar una sola resistencia para las 4 series es posible que unos leds brillen mas que otros y cuando hay muchos paralelos con una sola resistencia incluso se ven algunos leds con pequeñas oscilaciones...
Un ejemplo siendo algo extremista: si en una de las series cada led tiene una caída de voltaje de 1.9V el voltaje en la serie sería de 7.6V, si los leds de otra serie necesitan cada uno 2V (8 V para todos) para encender bien ya se verían afectados por los 7.6 que esta forzando la serie de leds con caida de voltaje menor.
En resumen, nunca se deben montar leds en paralelo, simpre debe haber resistencia independiente por led o por serie de leds.

Confirmo lo dicho por dhmejia, tendrias que ser muy "suertudo" para que todos los leds brillen bien con una unica resistencia al haber leds en paralelo.
Y yo no usaria como resistencia limitadora de corriente la de base, ya que de esta forma el transistor no trabaja en saturacion y las variaciones con la temperatura haran estragos con el brillo de los leds (y ni hablar de un eventual cambio de transistor -el HFE es sumamente inestable-).
Si usas como limitadora de corriente cuatro resistencias (una para cada rama), y la resistencia de base de un valor lo suficientemente bajo como para saturarlo fuertemente, vas a tener mejores resultados y una estabilidad (y calidad de producto) muy superior.

Saludos

Desconectado 5GTT

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Re: Calculo resistencia para matriz de leds
« Respuesta #8 en: 15 de Marzo de 2007, 23:16:49 »
Bueno, la verdad sea dicha, nunca he trabajado con matrices de leds y he supuesto que los leds son teoricamente identicos. Como siempre la experiencia demuestra que las cosas no son tan "matematicas". Y ahi si vosotros ya lo teneis probado en placa me callo y que hable la voz de la experiencia que siempre sabe algo mas que la teoria.

De todas formas, si no fueran iguales las caidas de tension de todas las ramas de leds, tampoco deberian ser iguales las 4 resistencias, deberias entonces probar cada rama por separado para ver que caida tiene de tension cada una y adecuar la resitencia.

En cuanto a conmutar el transistor en corte-saturacion,  no tuve en cuenta la temperatura y directamente me fui a hacerlo en activa, de todas formas es un transistor que aguanta 1.5A en la salida, no creo que 80mA lo calienten mucho, eso si lo de la beta variable cuando cambias el transistor es un dato interesante.

Gracias por la aclaracion.

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Re: Calculo resistencia para matriz de leds
« Respuesta #9 en: 16 de Marzo de 2007, 01:13:33 »
Muchas gracies, e insisto, magnificas y útiles las explicaciones como las que he recibido siempre en este foro. Me declino a la teoría de dhmejia y Lupin. En una ocasión tuve lo mismo con un display de 7 segmentos.
Bien, como que la placa era solo el prototipo, a cortar pistas y soldar cables. (antes de leer estas últimas respuestas). Puse una resistencia en la base de 5K7 (4k7 + 1k, que es lo que tenía)y sin resistencia en los leds. Funciona bien, algo justo de brillo. Voy a modificar la PCB y poner las 4 resistencias.
  Si no me equivoco, con esto debería poner el transistor sin resistencia verdad? y ya por curiosidad, de donde sale el valor de los voltajes Vbb y Vbe?

  Saludos, David


Desconectado Lupin

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Re: Calculo resistencia para matriz de leds
« Respuesta #10 en: 16 de Marzo de 2007, 01:15:53 »
Bueno, la verdad sea dicha, nunca he trabajado con matrices de leds y he supuesto que los leds son teoricamente identicos. Como siempre la experiencia demuestra que las cosas no son tan "matematicas". Y ahi si vosotros ya lo teneis probado en placa me callo y que hable la voz de la experiencia que siempre sabe algo mas que la teoria.

La teoria y la practica van siempre de la mano (una sin la otra no funciona).

De todas formas, si no fueran iguales las caidas de tension de todas las ramas de leds, tampoco deberian ser iguales las 4 resistencias, deberias entonces probar cada rama por separado para ver que caida tiene de tension cada una y adecuar la resitencia.

No es necesario, supongamos que en una rama caen 8.2v en una y en otra caen 7.8. si estubieran en paralelo y tomamos un caso idealizado, la rama de 8.2 ni siquiera se iluminaria, ya que el voltaje no superara nunca los 7.8v. En la realidad el voltaje del led varia un poco con la corriente que le circula y es muy probable que la rama de 7.8v llegue a rondar los 8.2v con los leds bien brillantes, en este caso la rama de 8.2 tendria un brillo tenue. (HAY DIFERENCIA DE BRILLO ENTRE LAS RAMAS).

En cambio si a cada rama le ponemos su propia resistencia (supongamos 330 ohm), y las alimentamos con por ejemplo 12v. Por la rama de 7.8v pasaran (12-7.8)/330=12.7mA y por la rama de 8.2v pasaran (12-8.2)/330=11.5mA, por lo tanto NO HAY DIFERENCIA APRECIABLE DE BRILLO ENTRE RAMAS.

En cuanto a conmutar el transistor en corte-saturacion,  no tuve en cuenta la temperatura y directamente me fui a hacerlo en activa, de todas formas es un transistor que aguanta 1.5A en la salida, no creo que 80mA lo calienten mucho, eso si lo de la beta variable cuando cambias el transistor es un dato interesante.

La variacion de temperatura no necesariamente tiene que ser producida por la disipacion del propio transistor, la variacion del HFE de un dia de invierno a 10º y un dia de verano de 35º (dentro de una maquina que esta al sol puede haber 60º) la variacion del HFE puede ser facilmente superior al 100%.

Espero haber ayudado a aclarar el tema
Saludos

Desconectado Picavid

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Re: Calculo resistencia para matriz de leds
« Respuesta #11 en: 16 de Marzo de 2007, 01:48:01 »
  Solucionadas todas mis dudas.

  Perdon Redpic por pasarme por alto tus magníficos trabajos: al principio de este subforo está un hilo "Electrónica básica: Indice de contenidos" donde hay explicaciones al completo de distintos temas, incluido los transistores, que de bien seguro habrán llevado algunas horas.

  Gracias y saludos, David.