LED en las pizarras: ¿ventajas e inconvenientes?

Question

De acuerdo, tiendo a diseñar placas de alto valor y bajo volumen, por lo que mi opinión al respecto es parcial. Me gusta esparcir muchos LED por mis placas. Un LED (rojo) por cada voltaje de alimentación de la placa. Múltiples LEDs de software que muestran diferentes rutas de ejecución en acción. LEDs en los puertos de comunicaciones, CAN, USART, USB, etc para que pueda ver cuando están activos.

Pros

• De un vistazo puedo ver si una placa funciona aproximadamente bien.
• Lo mismo ocurre con los ingenieros de servicio sobre el terreno.

Contras

• Cuestan dinero en la fabricación de grandes volúmenes.
• Ocupan espacio en el tablero.
• También puede haber limitaciones de potencia.

¿Qué otras consideraciones existen?

Answer 1

Contras

• Los LED pueden distraer la atención o incluso resultar molestos, sobre todo si se utilizan con un brillo demasiado alto (los LED modernos de I_f=20 mA, cuando se alimentan con esa corriente, sobre todo si son azules, tienen un brillo cegador si se miran con demasiada atención).
• Sobrecarga de información: si hay demasiados LED, ¿cómo saber, sin buscar en la serigrafía o en un manual, qué significa qué? ¿De qué sirve tener un LED fácil de leer si no sabes qué LED leer?
  • Yo diría algo así como: en cuanto tienes más LEDs de los que puedes relacionar mentalmente con su significado después de una semana sin trabajar en la placa, más LEDs tienen rendimientos decrecientes - si necesitas consultar la documentación de tu diseño para saber qué LED significa qué, un simple punto de prueba + multímetro puede que no sea mucho peor
  • Si el estado de tu placa es complejo (es decir, hay muchos bits - LED encendido/apagado - de estado), y puede ser relevante durante el funcionamiento, no sólo durante las pruebas del prototipo, tal vez un IC de gestión de placa sería inteligente, es decir, un microcontrolador con canales ADC, GPIOs (no sólo para detectar, sino también para hacer cosas como reiniciar cosas, o controlar ventiladores, pitidos), y un puerto serie. Tal vez incluso con una pantalla OLED o algo así. A menudo, estos mismos microcontroladores cumplen la función de secuenciador de alimentación, monitor de temperatura y perro guardián.
    Suena como más trabajo de desarrollo para mí, pero, de nuevo, suenas como si estuvieras haciendo más de una placa por año, por lo que tal vez armar un firmware simple una vez que hace lo que necesita es inteligente, y luego tirar el mismo microcontrolador en cada placa, no importa lo simple (consejo personal: ir a por un microcontrolador que tiene USB; su ingeniero de campo portátil que maneja (por lo que: lo más probable es que usted) le va a gustar eso).
    Las opciones van desde unas pocas líneas de C para su propio firmware mínimo hasta el uso de la aplicación Firmware de controlador integrado para Chromebooks . Yo no sería barato en el microcontrolador demasiado y evitar ir para los 8 amargos - un STM32 ARM barato haría, por ejemplo, y realmente tiene el flujo de trabajo de desarrollo más agradable si no estás cerca de preocuparse por la latencia en los sub-microsegundos.
• aparte de las limitaciones de potencia, por ejemplo, de la lógica digital, el uso general de energía
• Potencialmente: supongamos que dispone de un carril de tensión de referencia u otro carril de alimentación de baja corriente (por ejemplo, un amplificador óptico de baja velocidad que alimente una carga débil a < 0,1 mA de media). Es posible que tenga que rediseñar su suministro para adaptarse a la carga mucho mayor LED, o añadir complejo (y por lo tanto, la nueva fuente de fallo) medios de amortiguación (por ejemplo, NPN, puertas digitales) para conducir el LED.

Pros

• Miradas: Una placa con 50 LED verdes que se encienden, parcialmente de forma secuencial, tras el encendido impresionará a su cliente.
• Observabilidad humana: Por supuesto, aunque sean muchos y confusos, tener un LED sigue siendo, en el peor de los casos, tan bueno como no tener ninguno.
• Observabilidad de la máquina: otro LED, simplemente pegado al LED de interés, en una fuente de corriente constante, constituye una excelente entrada de osciloscopio / ADC.
• Más observabilidad: OpenCV es relativamente fácil. Añade un código QR a dos o tres esquinas de tu placa, escanéalo en la imagen de una cámara, usa el resultado para desenfocar la imagen, y luego usa una máscara fija para monitorizar perezosamente una placa en un laboratorio, mientras trabajas desde casa.

Answer 2

Además de lo que ya se ha dicho:

Pros:

• Relativamente barato y fácil de implementar en comparación con las pantallas, interfaces de depuración en serie, etc. No se necesitan conocimientos profundos de software o electrónica para diseñar un LED, sólo un poco de la ley de Ohm.

• Alta disponibilidad y mucha 2ª fuente en el mercado. Si su empresa de LED favorita no puede entregar a tiempo, es muy fácil encontrar una alternativa.

Contras:

• Aproximadamente el 8% de los hombres y el 0,5% de las mujeres son "daltónicos", lo que se manifiesta sobre todo en problemas para distinguir entre el rojo y el verde. Que también son los dos colores de LED más comunes.

  Esto puede ser especialmente problemático si utiliza diferentes colores en el mismo punto (RGB, etc.) para indicar diferentes estados del producto. Si preguntas a un cliente por teléfono qué color ve, es muy probable que te dé una respuesta incorrecta, sobre todo si los productos están diseñados para un sector tradicionalmente dominado por los hombres (como la electrónica).

• Contaminación lumínica. En productos con sensores IR, fotoacopladores, etc., la luz LED puede causar "ruido óptico".

• Problemas de polaridad durante el montaje. Como regla general, los componentes con polaridad se acaban montando al revés durante el montaje. Alguien carga mal el pick & place o malinterpreta los planos de colocación de componentes, etc. Según mi experiencia, se trata de un problema de calidad bastante común, sobre todo en lo que respecta a los LED y los tapones de tantalio. En última instancia, se trata de un problema de calidad de producción, pero un diseñador que tiene la opción de no elegir los componentes con polaridad reduce el número de cosas que pueden salir mal.

• Componentes sensibles. Los LED se encuentran entre las piezas más sensibles durante el montaje SMD, y pueden no sobrevivir a un horno varias veces durante el montaje. Sobre todo si has elegido alguna marca barata.

• Presupuesto de corriente fuente/sumidero de la MCU. En la mayoría de los casos es preferible controlar los LEDs directamente desde los pines de la MCU, ya que te ahorras circuitos externos y complejidad. Es de esperar que la mayoría de los diseños tengan en cuenta la capacidad de fuente/sumidero de los pines individuales, pero es habitual olvidar la capacidad total de fuente/sumidero del chip en su conjunto.

  Imagina que tienes un montón de LEDs diferentes que indican varios estados en tu producto, entonces de repente durante algunas condiciones experimentas un inexplicable latch-up o reset de la MCU. Lo primero que sospechará es un problema de aplicación en el "estado x", porque el error sólo se produce cuando los LED de ese estado están encendidos. Eso le envía a la solución de problemas en la dirección completamente equivocada, ya que el problema real no es su lógica de la aplicación, sino los propios LEDs.

A favor y en contra:

• Características PWM. Si conectas un LED a un PWM, un bus serie o similar, el ojo humano es demasiado lento para captar el parpadeo: el LED puede aparecer como constantemente encendido. Esto permite varios trucos con el ahorro de energía, multiplexación y mezcla de colores entre diferentes LEDs.

  Pero también hace que sea difícil distinguir entre, por ejemplo, los modos alto inactivo y operativo de un bus serie. En el mejor de los casos, el resultado es "cuánto brilla", que es muy subjetivo y no es algo que quieras preguntar a tu cliente por teléfono durante la resolución de problemas. "Umm... ¡brilla bastante!".

Answer 3

Demasiados indicadores pueden confundir al usuario:

Enlace de imagen

Los indicadores que tiene en su tablero parecen ser muy numerosos y sólo son útiles para un ingeniero de mantenimiento. No sé cuál es la arquitectura de sus tarjetas, pero probablemente sea mejor utilizar comprobaciones de software o bucle de prueba de hardware para el mantenimiento en caso de problemas:

Enlace de imagen

Answer 4

Sólo una "lluvia de ideas personal":

Pros (véase el comentario de DarrenW):

• El tiempo que ahorra un técnico u otros ingenieros de diseño al no tener que conectar JTAG o hurgar con una sonda de osciloscopio (gracias a los LED) se multiplica.

Contras

• Mayor tiempo de diseño: aunque en la mayoría de los casos es bastante fácil añadir un LED, cuesta tiempo.
• Potencia reducida: ya lo has mencionado, pero probablemente te refieres a que los (micro)amperios que utiliza el propio LED se deducen del total. Sin embargo, también mediante el uso de un LED, la corriente se reduce de la ruta original (a menos que, por ejemplo, se utiliza un transistor), por lo que afecta a la corriente también de la zona "alrededor" del LED.
• Añadidas/cambiadas vías de retorno GND: como cada LED tiene una vía de retorno, podría afectar, por ejemplo, a (partes de) placas de circuito impreso analógicas.
• Uso de pines de la CPU: cuando se utiliza un LED controlado por software, cuesta un pin, o una salida de multiplexor.
• Espacio en el tablero: ya lo has mencionado, pero ten en cuenta también el texto descriptivo que aparece junto a cada LED.

Answer 5

He construido placas ejecutadas por MPUs PIC y he añadido sólo unos pocos LEDs para indicar la alimentación y el estado de la MPU, y un LED de "latido" para mostrar que el software no estaba colgado. Agregue otro LED para mostrar que los enlaces a otra placa estaban bien.

Aun así, se trata de un uso juicioso de los LED. Lo último que quería era mostrar al ingeniero jefe una placa que pareciera un árbol de Navidad. En su lugar, sólo había una fila de 8 diminutos LED SMD, rojos y verdes, funcionando a 2 mA para que tuvieran un brillo suave, no brillante como los focos.

En mi opinión, el uso sensato de los LED como indicadores de estado cruciales no tiene ningún inconveniente. Un vistazo a un concentrador Ethernet y a los LED sólidos o parpadeantes de alimentación y datos demuestra que, en pequeñas cantidades, son muy útiles. Los LED bicolor y RGB pueden presentar un estado GO/NO-GO/BUSY en 1 pequeño LED. El LED parpadeante frente al LED de color sólido también puede implicar un nivel de estado superior.