Chisme 137: el foco del Lince, LED 3W con potenciómetro y ESP32

La cueva de Sierra Bermeja estaba a oscuras y el Lince de la Noche avanzaba a tientas. Led 3W.

—Ay. Eso era mi pie. Y esto era una piedra. Y esto… ¿esto qué era?

—Mi cola —respondió la Gata Montesa desde el suelo.

—Necesito luz. Mucha luz.

—Entonces enciende el foco.

Víctor Vílchez pulsó el interruptor. La cueva se llenó de un resplandor blanco que los dejó ciegos un momento.

—¡Demasiada! —gritó la Gata, tapándose los ojos—. Necesitas poder regularla. Poca para explorar, mucha para cuando haga falta deslumbrar a los malos. Y tampoco hace falta que me deslumbres a mí.

—Un foco con un mando… —dijo el Lince, pensativo—. Como un potenciómetro.

—Como un potenciómetro —asintió la Gata, que ya estaba sacando el módulo de 3 W del cajón. Led 3W

Introducción: led 3W

En este chisme 137 vas a construir el foco del Lince: un módulo LED de 3 W cuyo brillo regulas con un potenciómetro. Es el primer chisme en el que la placa no solo lee una señal, sino que escribe un valor intermedio en una salida.

Hasta ahora hemos encendido LED con un sí o un no, como en el Chisme 113, y hemos movido un servo con un mando analógico en el Chisme 133. Aquí aparece una técnica nueva, el PWM. Antes de montarlo, practica en el simulador del foco del Lince, que tiene modo demostración.

Seguridad primero

Un LED de 3 W es mucho más potente que los LED de siempre.

• No lo mires de frente, ni siquiera con poco brillo. Y no lo apuntes nunca a los ojos de nadie.
• Pruébalo contra una pared o un papel blanco.
• Se calienta. Haz pruebas cortas y no lo dejes mucho tiempo al máximo. Un disipador ayuda.

El Lince puede deslumbrar a los malos en la historia. En el aula, no.

Qué necesitamos

• La ESP32 Plus de Acebott y ACECode (como en el Chisme 112).
• Del kit avanzado de robótica: el módulo LED de 3 W (tres pines) y el sensor de rotación analógico, que es un potenciómetro.
• Seis cables Dupont.

Conexión

Con el USB desenchufado y revisando las etiquetas de cada módulo:

Módulo	ESP32 Plus
LED 3 W · V	V (5 V)
LED 3 W · G	G
LED 3 W · S (señal)	pin 5
Potenciómetro · V	3V3 (3,3 V)
Potenciómetro · G	G
Potenciómetro · señal	pin 35

El LED de 3 W gasta bastante corriente, pero su módulo lleva un circuito de control que se encarga: el pin 5 solo manda la señal. Por eso se alimenta con 5 V. El potenciómetro, en cambio, va a 3,3 V, porque las entradas de la ESP32 solo aguantan esa tensión.

Prueba 1: ¿enciende?

Antes de regular nada, comprobamos que el módulo responde. Es el programa más sencillo:

El bloque configurar pin digital 5 a alto enciende el LED al 100 % y a bajo lo apaga. Solo hay dos estados. Con este programa el LED parpadea cada segundo.

PWM: cómo escribir un valor intermedio

La ESP32 solo puede dar dos tensiones en un pin: 0 V o 3,3 V. No puede dar 1,2 V. Entonces, ¿cómo consigue un brillo intermedio?

Enciende y apaga el LED muchísimas veces por segundo. Si el LED pasa la mitad del tiempo encendido y la otra mitad apagado, tu ojo no ve el parpadeo: ve media luz. Si pasa un cuarto del tiempo encendido, ve un cuarto de luz. Esa técnica se llama PWM, modulación por ancho de pulso. Puedes leer más en la Wikipedia: modulación por ancho de pulso.

En ACECode se usa el bloque escribir pin analógico. Acepta números de 0 a 255:

• 0 = siempre apagado.
• 255 = siempre encendido.
• 128 = encendido más o menos la mitad del tiempo.

Prueba 2: subir poco a poco

Este programa prueba cinco valores seguidos:

Míralo contra una pared y observa dos cosas:

1. Los escalones no parecen iguales. De 0 a 20 el cambio se nota mucho; de 128 a 255 se nota poco. El ojo percibe mucho mejor los cambios de luz cuando hay poca luz. Con 128 el LED parece bastante más que la mitad de brillante.
2. Con el móvil, graba el LED con la cámara. A veces se ven bandas oscuras: la cámara capta el parpadeo del PWM, que el ojo promedia.

El programa final: el potenciómetro manda

1. Inicio del programa, y por siempre:
   1. escribir pin analógico 5 a (leer pin analógico 35 / 16).
   2. Serial 115200 imprimir «unir» (P: y leer pin analógico 35).
   3. Esperar 0,1 segundos.

¿Por qué dividimos entre 16? El potenciómetro da números de 0 a 4095 (12 bits) y el LED solo entiende de 0 a 255. 4095 ÷ 16 ≈ 255, así que el recorrido completo del mando recorre todo el brillo.

Abre el monitor serie a 115200 para ver el valor P:. Si no te aparece el bloque «Serial», puede que haga falta añadir la extensión de la shield 9 en 1 en ACECode, aunque no pongas la placa de expansión.

Qué estamos midiendo realmente

El potenciómetro es un divisor de tensión variable: al girar el mando, cambia la tensión que llega al pin 35. La ESP32 la convierte en un número de 0 a 4095 con su convertidor analógico-digital. No es un ángulo exacto: depende de la tensión de alimentación y tiene algo de ruido, así que el número baila unas unidades aunque no toques el mando.

Y lo que escribimos no es una luz medida en lúmenes, sino un ciclo de trabajo. La luz real que ves depende además del LED, de la temperatura y de cómo percibe tu ojo, que no es lineal. Medir y controlar no es lo mismo que percibir.

Para el aula

• Predice: si escribes 128, ¿el LED brilla la mitad que con 255? Anota lo que ves.
• Mide: con una app de luxómetro en el móvil (o un luxómetro, si hay), mide la luz que llega a una pared con 0, 20, 64, 128 y 255. ¿Es lineal?
• Compara: ¿cuántos valores distintos de P: ves al girar despacio el mando? ¿Se queda quieto el número cuando no lo tocas?
• Experimenta: cambia la división de 16 a 8 y a 32. ¿Qué pasa en cada extremo?
• Investiga: ¿por qué los televisores y las pantallas de móvil usan PWM para regular su brillo?
• Debate: ¿qué ventaja tiene regular la luz con PWM frente a reducir la tensión?

Retos

• Reto 1: haz que el potenciómetro regule el LED de 3 W.
• Reto 2: haz que el LED se encienda poco a poco y se apague poco a poco, sin potenciómetro (un bucle que sube y baja).
• Reto 3: haz que el LED se apague del todo cuando el mando esté por debajo de un valor, como la «zona muerta» de un mando real.
• Reto 4: añade un segundo LED (el módulo LED del Chisme 113) que se ilumine al revés: más luz cuanto menos luz da el foco.
• Reto 5: combina el foco con el sensor del Chisme 132 o con el sensor UV para que el LED se regule con otra señal en lugar del potenciómetro.
• Reto 6: guarda las lecturas P: con el registrador del Chisme 135 y dibuja la relación entre P y la luz.

Qué hemos aprendido

Has conectado un potenciómetro y un LED de 3 W a la ESP32 Plus. Has visto que la placa no puede dar tensiones intermedias y que lo resuelve con PWM: encender y apagar tan rápido que el ojo promedia. Has aprendido a reducir un rango (de 0–4095 a 0–255) y que el ojo no percibe la luz de forma lineal.

El Lince giró el mando, la cueva se fue iluminando poco a poco y por fin pudo ver dónde estaba su pie. La Gata le recordó que el foco, al máximo, también servía para otra cosa: «Pero a mí no me deslumbres otra vez».