LEDS RÍTMICOS DE 3 BANDAS

Introducción

Este proyecto tiene como objetivo construir un sistema de LEDs rítmicos que responden a señales de audio mediante la segmentación por bandas de frecuencia: graves, medios y agudos. Utilizando filtros RC, amplificadores operacionales en modo comparador y una fuente simétrica, se logra una representación visual del espectro de audio.

¿Qué es un LED?

Un LED (Light Emitting Diode) es un diodo emisor de luz de estado sólido. Su principal función es convertir corriente eléctrica de bajo voltaje en luz.
Cuando se aplica una tensión directa entre sus terminales, los electrones de la región tipo "N" se combinan con los huecos positivos de la región "P", liberando energía en forma de fotón (luz). Este fenómeno es conocido como electroluminiscencia.

En nuestro proyecto, se utilizaron tres LEDs, cada uno alimentado con una corriente controlada entre 12 mA y 15 mA, dependiendo de la señal filtrada en cada banda de frecuencia.

Componentes Principales

• LEDs: Diodos emisores de luz que convierten corriente eléctrica en luz. En este proyecto, se utilizan tres LEDs, cada uno alimentado con una corriente controlada entre 12 mA y 15 mA.

• Amplificador Operacional TL084: Un amplificador operacional cuádruple utilizado como comparador para amplificar y desfasar la señal de audio.

• Filtros RC: Se emplean tres filtros RC (resistor-capacitor) para dividir la señal de audio en tres bandas de frecuencia:

  1. Filtro Pasa Bajo (20 Hz – 400 Hz): Permite el paso de frecuencias graves y atenúa las más altas.

  2. Filtro Pasa Banda (600 Hz – 1 kHz): Combina un filtro pasa alto y uno pasa bajo para permitir solo las frecuencias medias.

  3. Filtro Pasa Alto (4 kHz – 10 kHz): Permite el paso de frecuencias agudas y bloquea las más bajas.

• Transistores de Salida: Se utilizan transistores 2N3904 para controlar la activación de los LEDs. Si se requiere mayor potencia, se pueden reemplazar por TIP31C.

Comparadores TL084

El núcleo del sistema es el TL084, un amplificador operacional cuádruple, usado como comparador. Este componente recibe la señal de audio, la amplifica y la prepara para ser procesada por los filtros. Gracias a su alimentación simétrica, el comparador puede analizar la señal con mayor precisión y sensibilidad.

Más información sobre comparadores: Unicrom - Comparador con Amplificador Operacional

Fuente de Alimentación Simétrica

ara alimentar correctamente el circuito, se diseñó una fuente simétrica de ±12V, con punto medio a tierra (GND). Esta configuración es esencial, ya que el comparador utilizado (TL084) necesita operar con tensiones tanto positivas como negativas para procesar señales alternas de audio.

Filtros RC: Separando el Audio en Bandas

Para dividir la señal de audio en tres bandas (baja, media y alta frecuencia), se utilizaron filtros RC (resistor-capacitor):

1. Filtro Pasa Bajo (20 Hz – 400 Hz)

Deja pasar las frecuencias graves (bajos) y atenúa las más altas.
📎 Filtro RC Paso Bajo - Unicrom

2. Filtro Pasa Alto (4 kHz – 10 kHz)

Permite el paso de agudos, bloqueando frecuencias por debajo de 4 kHz.
📎 Filtro RC Paso Alto - Unicrom

3. Filtro Pasa Banda (600 Hz – 1 kHz)

Combina un filtro pasa alto y un pasa bajo, dejando pasar solo las frecuencias medias.
📎 Filtro RC Pasa Banda - Unicrom

Frecuencia de corte (Fc)

Es el punto donde la señal baja 3 dB respecto al máximo. En un filtro pasa banda, se definen dos frecuencias de corte: inferior (Fc1) y superior (Fc2).
Calculadora RC

Montaje y Protección de la Placa

• Diseño de la Placa: Se utilizó el software PCBWizard para diseñar la placa, facilitando la organización del circuito.

• Transferencia del Diseño: El diseño se imprimió en formato ARTWORK sobre papel couché utilizando una impresora láser. Luego, se transfirió a una placa de baquelita con cobre mediante calor.

• Perforación y Ensamblaje: Se perforaron los agujeros necesarios con un taladro y se ensamblaron los componentes electrónicos.

• Protección Final: Se aplicó barniz térmico a la placa para evitar la sulfatación de las pistas por humedad o polvo, prolongando la vida útil del circuito.

Etapa de Salida: Transistores

Cada salida de filtro está conectada a un transistor NPN:

• 2N3904: para cargas pequeñas (LEDs simples).

• TIP31: recomendado si deseas mayor potencia o manejar tiras LED más largas.

Mejora: Pre-amplificador con LM380

Para evitar ruido e interferencia, se recomienda utilizar un pre-amplificador de audio en la entrada del circuito. En este caso, se construyó uno con un LM380 estéreo, que mejora la ganancia y estabiliza la señal de entrada.

ESQUEMA DEL CIRCUITO

Observaciones Prácticas

• Algunas resistencias fueron combinadas en serie o paralelo para obtener valores no disponibles.

• Se usaron capacitores cerámicos de 1 µF, poco comunes, pero funcionales.

• El costo total estimado del proyecto fue de 20 USD.

• El resultado final, aunque artesanal, presenta un diseño atractivo y funcional, ideal para experimentar con audio y electrónica.

Diseño y Fabricación de la Placa

• Software usado: PCBWizard

• Impresión: formato ARTWORK sobre papel couché, usando impresora láser.

• Transferencia térmica: se usa una plancha doméstica por ~5 minutos sin mover el papel.

• Material: placa de baquelita con cobre.

• Perforación: realizada con mini taladro.

• Protección final: aplicación de barniz térmico para evitar sulfatación de las pistas

Etapa final de circuito el cual use barniz térmico protector contra las sulfataciones de las pistas de cobre

Demostración en Video

"En la grabación no se aprecian bien los efectos por la cámara, pero en la realidad el resultado es espectacular. ¡Luz y sonido al ritmo perfecto!"

Vídeo leds Ritmicos

www.youtube.com/watch?v=tr4VHYjn2ow

También pueden visitar mi canal

www.youtube.com/user/XTiesto18