LM3914 y LM3915

Estos dos integrados de la empresa National Semiconductor, muy similares entre si, son ideales para la construcción de voltímetros, vúmetros, etc., ya que traducen la tensión presente en una de sus entradas en estados bajo/alto de sus diez salidas, pudiendo configurarse como un display de barra o de punto.Analizaremos a fondo el LM3904, y citaremos al final las diferencias que tienen respecto de este y el LM3916.
Estos circuitos integrados son a menudo usados por los amantes del modding, ya que brindan una alternativa muy sencilla y económica de proveer a nuestros gabinetes customizados de atractivos pilotos luminosos, vúmetros, analizadores de espectro, etc.
A lo largo de la nota veremos como conectar los integrados de esta familia para obtener útiles indicadores luminosos.
El LM3914 es un circuito integrado monolítico que censa el nivel de voltaje presente en su entrada, y controla 10 LEDs, proveyendo una escala lineal de 10 pasos. Dispone de un pin para cambiar el modo de funcionamiento, permitiendo elegir si la representación va a ser una barra de luz, o solo un punto. La corriente que circula por los LEDs es regulada y programable, de manera que no se necesitan resistencias individuales para cada uno de ellos. Esta característica, entre otras, le permite trabajar con menos de 3 voltios de alimentación.
El integrado contiene su propia referencia de tensión, y un divisor de voltaje de 10 etapas, cuyas salidas son las encargadas de manejar los LEDs.
La entrada esta protegida contra sobre tensiones, por lo que no es necesario dotarlo de protecciones adicionales si no se esperan entradas que superen los 35 voltios.
Es posible “encadenar” varios LM3914 para obtener escalas de 20, 30 o hasta 100 leds. Ambos extremos del divisor de voltaje son disponibles desde el exterior del chip.
Los componentes adicionales que se necesitan para construir un voltímetro basado en este integrado son escasos, bastando con un resistor, los 10 LEDs y una fuente de 3 a 15 voltios para tener un prototipo funcionando. Si el resistor es un potenciómetro, se puede variar la intensidad del brillo de los LEDs.
Al usar el LM3914 o alguno de sus “congéneres” en modo punto, la corriente consumida es muy pequeña, y puede ser alimentado con una simple pila de 9V durante varios meses. En este modo, se produce un ligero solapamiento entre cada uno de los niveles de la escala, brindando un efecto de transición entre el encendido de uno de los LEDs y el siguiente, de manera que nunca estén todos apagados y reproduzca una lectura errónea.

El LM3914 dispone de 18 pines, dispuestos en dos filas de 9, como es habitual en chips de este tamaño.
Dos de ellos están destinados a la alimentación del integrado, por lo que el pin numero 2 deberá conectarse al negativo de la fuente de alimentación, y el pin 3 al positivo. Recordemos que la fuente debe entregar una tensión de corriente continua de entre 3 y 15 voltios.
El pin 1 es el que controla el primer LED de la escala. Los demás LEDs deberán conectarse a los pines 18 al 10 (LEDs 2 al 10 respectivamente). Esta numeración, que a primera vista puede parecer extraña, tiene una importante razón de ser. Al estar distribuidos de esta manera, los LEDs se conectan a todos los pines de un mismo lado del integrado, con la excepción del LED 1 que se conecta al pin 1, lo que facilita mucho el trazado de pistas al construir un circuito impreso.
El pin numero 9 es el encargado de seleccionar el modo de funcionamiento del chip. En efecto, si conectamos este pin directamente a 0V, el display formado por los LEDs funcionara en modo punto, mientras que si lo conectamos a +V funcionara en modo barra.
La corriente que circula por el pin 7 es la que determina el brillo de los LEDs. Un brillo adecuado se obtiene conectando una resistencia de unos 1200 ohms entre este pin y 0V.
El pin 8 es que se encarga de tomar la referencia de la escala. Mediante una resistencia conectada entre este pin y 0V se puede correr la escala.
Los pines 4 y 6 son los extremos (bajo y alto respectivamente) del divisor.
Por ultimo, el pin numero 5 es la entrada de la tensión a medir, la que será tratada internamente para decidir que LEDs se encienden y cuales deben permanecer apagados.
La figura que vemos a continuación nos muestra la disposición de pines del chip.

Como dijimos antes, las características del LM3914 lo hacen ideal para la construcción de indicadores, generalmente destinados a medir tensiones (voltímetros).
Uno de los esquemas propuestos por el fabricante en la hoja de datos es el de la figura 1, donde podemos ver al LM3914 conectado a 10 LEDs, a un par de resistencias y opcionalmente a un capacitor electrolítico, que sirve en caso de que detectemos oscilaciones en el circuito.
Las formulas que hay en el circuito nos sirven para calcular el valor de las resistencias R1 y R2 en función de la corriente que deseamos circule por los LEDs y de la escala elegida. Los valores propuestos son para un voltímetro con un rango de 0 a 5V, con medio volt por LED, pero puede ser fácilmente modificada. En general, un valor de 1000 a 1200 ohms para R1 permite una corriente por los LEDs de unos 10 mA., lo que proporciona una luminosidad adecuado en la mayoría de los casos.
Si prestamos atención, vemos el pin 9 conectado a +V, esto hará que nuestro voltímetro funcione en modo barra.

La figura 2, también propuesta por el fabricante, nos muestra la manera en que podemos conectar dos LM3914, de forma de tener una escala de 20 LEDs. Hay que prestar atención a la manera en que se conectan el último LED del primer LM3914 con el primer LED del segundo integrado. Nuevamente, un capacitor electrolítico de 2.2 uF nos ayudara a evitar oscilaciones indeseadas.
La parte del esquema correspondiente a la entrada de la señal es idéntica a la de la figura 1, y compartida por ambos integrados.

En la figura 3, usamos un LM1915 para construir un vúmetro. El LM3915 difiere del LM3914 solamente en que en lugar de tener una escala lineal, posee una escala logarítmica, con una separación de +3db entre puntos de la escala. Esta característica lo hace ideal para las aplicaciones relacionadas con el audio, dado que la intensidad sonora también es función logarítmica.
En este esquema también vemos una llave, que es la que nos permitirá seleccionar en cualquier momento el tipo de escala a utilizar (barra o punto). Los demás componentes solo se incluyen a efectos de adecuar la señal de audio a la entrada del LM3915.

Por ultimo, la figura 4 nos propone un circuito para reemplazar el LED que indica la actividad de nuestro disco duro mediante una barra luminosa. En este caso, la entrada del LM3914 esta conectada mediante un opto acoplador, cuyo LED esta conectado (cuidando la polaridad) en el lugar donde esta conectado en nuestra placa madre el LED del frente del CPU.
Un pequeño capacitor se utiliza para “suavizar” los movimientos de la barra (o del punto), brindando un efecto óptico muy agradable a la vista.
Las resistencias variables nos permiten ajustar el extremo de la escala, manipulando el nivel de la señal de entrada. Estos dos potenciómetros pueden ser del tipo preset, ya que una vez ajustados no es necesario volver a tocarlos (incluso, pueden ser reemplazados por resistencias de valor fijo).

Estos dos integrados de National son muy fáciles de conseguir, y su precio sumamente accesible. Estas características, sumadas a lo que se fue explicando a lo largo del artículo hacen que no tengamos excusas para agarrar el soldador, y sobre un pequeño trozo de circuito impreso de los que ya viene perforado, armar un pequeño indicador luminoso.
Seguramente encontraremos utilidad para el, ya sea en nuestro equipo de audio, TV o como indicador de la tensión de la fuente de nuestra PC. También es posible, en caso de que tengamos algún modding en nuestro ordenador, conectar la entrada de uno de los indicadores comentados a la salida del regulador de voltaje que controla el ventilador, para tener una rápida y sencilla indicación visual de la velocidad de nuestros coolers.