Este documento describe el diseño y desarrollo de un dimmer digital controlado por Arduino para regular la intensidad luminosa de LEDs de 12V en ambientes domésticos. El dimmer utiliza una señal PWM controlada por un microcontrolador Arduino Uno conectado a un teclado matricial y LCD para variar el brillo de los LEDs en 255 niveles. El proyecto fue implementado y probado con éxito en una maqueta de vivienda para demostrar su funcionamiento.

1. Dimmer digital con modificación porcentual de
una señal PWM para luminarias LED, aplicado a
ambientes domésticos
Bryan Gordillo#1, Diego Merino#2, Santiago Sarmiento#3, Tuesman Castillo#4
#1-3
Profesionales en formación, Universidad Técnica Particular de Loja.
Docente de la SEE del DCCE, Universidad Técnica Particular de Loja.
#4
Loja, Ecuador
bagordillo@utpl.edu.ec
#1
#2
tdcastillo@utpl.edu.ec
Resumen — Un dimmer digital es un dispositivo que
adecua la intensidad de luminarias, a continuación se
muestra información que consiste en el diseño y
elaboración de un dimmer digital acoplado a luminarias
LED de 12V, usando la plataforma de desarrollo Arduino.
Palabras clave — dimmer digital, micro controlado,
Arduino, PWM, LED
INTRODUCCIÓN
I.
Teniendo el mismo principio de funcionamiento, las
luminarias LED comercialmente se derivan en dos
tipos, de conexión a corriente continua y de conexión a
corriente alterna. Con la iniciativa fundamental de ahorro
y eficiencia energética en luminarias LED se ha diseñado
un dimmer digital acoplado a LED’s de 12V corriente
continua.
II.
#3
, dpmerino@utpl.edu.ec , srsarmiento1@utpl.edu.ec ,
DESCRIPCIÓN
El proyecto realizado trata sobre la implementación de
un dimmer digital para la regulación de la intensidad
luminosa de luminarias LED de 12V (ver Fig. 1),
demostrándolo en una maqueta de una vivienda
convencional, enfocada a dos sectores de la misma, planta
baja y planta alta.
#4
Con este dispositivo se puede variar la iluminación de
los LED’s, eligiendo el sector que se desea en la vivienda
(maqueta) para adecuarla a la ocasión necesaria.
Fundamentalmente los dimmers se han utilizados en
lámparas incandescentes comunes, anteriormente los
dimmers eran resistencias variables, sin embargo, la
disipación de potencia fue una grave limitante para este
tipo de circuitos.
El circuito construido permitió controlar la intensidad
luminosa de luminarias LED, mediante el ingreso de
valores porcentuales en un teclado matricial, para la
obtención de la luminosidad deseada.
Los componentes usados para la implantación del
proyecto fueron:






Arduino Uno
Teclado de membrana 3x4
Tira Led (12V)
Modulo LCD 16x2
Protoboard
Maqueta
Tabla 1
Descripción cuantitativa y cualitativa de los componentes
utilizados para la implementación del proyecto
Descripción
Teclado de membrana 3x4
Tira LED (12V)
Modulo LCD 16x2
Maqueta y base
Cable gemelo #18 (extensión)
Micro - Arduino
III.
Fig. 1 LED’s (12 Vcd)
Cantidad
1
1m
1
1
1m
1
VENTAJAS DE UN DIMMER
Un dimmer, regulador, atenuador o dímer sirve para
regular la energía en uno o varios focos, con el fin de
variar la intensidad de la luz que emiten. [1]

2. Las principales ventajas de la utilización de un dimmer
son: [2]




Iluminación eficiente
Aumento de la vida útil de la luminaria utilizada
Evitan pérdidas en la productividad
Generación de ambiente deseado
IV.
DESARROLLO
El uso de un dimmer para LED’s implica el uso de una
señal PWM (modulación por ancho de banda), la misma
que es controlada por el micro controlador.
Para el desarrollo e implementación del dimmer se
empezó por el diseño de un diagrama de bloques (ver Fig.
2), con el cual se pudo obtener una mejor visión del
proyecto.
Fig. 2 Diagrama de bloques [Autores]
Para el desarrollo del proyecto fue utilizada la placa
electrónica Arduino Uno, basado en el micro controlador
ATmega328p, la placa cuenta con 14 salidas/entradas
digitales de las cuales 6 pueden ser usadas como salidas
PWM, también cuenta con 6 salidas analógicas, un
resonador cerámico de 16 MHz.[3]
Los programas hechos con Arduino se dividen en tres
partes principales: estructura, valores (variables y
constantes), y funciones. El Lenguaje de programación
Arduino se basa en C/C++. [5]
Para una comprensión global del programa se diseñó
un flujograma (ver Fig.3) de la secuencia y funcionamiento
del dimmer digital, basado en Arduino.
Fig. 3 Flujograma de la programación en Arduino.
Se utilizó el siguiente esquema (ver Fig. 4) para la
conexión de una fuente externa de 12V mediante un tip120
a la placa Arduino, conexión que nos permitió controlar la
el flujo de corriente en LED’s de 12V.
Fig. 4 Esquema de conexión a fuente externa [4]

3. Una vez obtenido el esquema general del proyecto se
procedió a la implementación del mismo en un ProtoBoard
(ver Fig. 5), para verificar su funcionalidad y eficiencia.
Para la demostración del proyecto se procedió a usar
una maqueta (ver Fig. 8) donde se pondrá en
funcionamiento el dimmer, también se elaboró una caja
donde se alojan los componentes utilizados: circuito final,
transformador, LCD, teclado de membrana (3x4) (ver
Fig.9)
Fig. 5 Esquema de implementación del dimmer con Tip120 diseñado
en Fritzing[6].
Una vez comprobado el funcionamiento del Tip120, se
procedió a la incorporación del teclado de membrana (3x4)
(ver Fig. 6), que permitió controlar la intensidad luminosa
de la tira LED en 255 niveles y adicionalmente se
incorporó una opción de cambio de sector (plata baja –
planta alta) mediante la tecla “#”.
Fig. 8 Maqueta de vivienda. [Autores]
Fig. 6 Dimmer con teclado de membrana y LCD diseñado en
Fritzing[6]
Obteniendo un resultado favorable en el ProtoBoard, se
procedió a pasar el circuito a baquelita incluyendo una
fuente de voltaje continuo de 12V, para una mejor
presentación del proyecto (Ver Fig. 7)
Fig. 9 Caja (alojamiento de componentes). [Autores]
Finalmente el proyecto se concluyó con la asociación
de la maqueta y de la caja de control en una base que sirve
de soporte para todo el conjunto del dimmer y la maqueta
de demostración (ver Fig. 10).
Fig. 7 Diseño del circuito en baquelita. [Autores]
Fig. 10 finalizaciones del proyecto. [Autores]

4. V.




Para el desarrollo del proyecto se optó por usar un
micro controlador, debido a que la electrónica
convencional (TTL) demanda un circuito más extenso
y requiere más consumo de potencia.
La incorporación del dispositivo Tip120 permitió
realizar la conexión de una fuente externa de 12Vcd a
las luminarias LED, consiguiendo una comunicación
favorable desde el micro controlador hacia los LED.
El uso de un micro controlador facilitó el desarrollo
del proyecto, permitiendo modificar una señal PWM
mediante un teclado matricial, y adecuando un LCD
para mostrar información acerca de la atenuación de
las luminarias.
El trabajo se ha culminado con la incorporación del
sistema de regulación a una maqueta previamente
elaborada para su demostración.
VI.
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
CONCLUSIONES
REFERENCIAS
Dimmer
Wikipedia.
[Online].
Disponible
en:
<http://es.wikipedia.org/wiki/Dimmer > [Consulta noviembre
2013]
Constructor Eléctrico “Dimmers atenuar el gasto”. [Online].
Disponible
en
:
<http://constructorelectrico.com/home/dimmers-atenuar-elgasto/> [Consulta noviembre 2013]
Arduino
Uno
.[Online].
Disponible
en
:
<
http://arduino.cc/en/Main/arduinoBoardUno>
[Consulta
noviembre 2013]
Tip120 transistor: controlling dc motors and lamps from the
arduino.
[Online].
Disponible
en:
http://ctheds.wordpress.com/2007/10/30/tip-120/>
[Consulta
noviembre 2013]
Arduino. Referencia del Lenguaje. [Online]. Disponible en:
<http://arduino.cc/es/Reference/HomePage>
[Consulta
noviembre 2013]
Software libre para de automatización de diseño electrónico.
Fritzing.
[Online].
Disponible
en:
<http://fritzing.org/download/> [Consulta noviembre 2013]