¿Alguna vez quisiste mostrar el nivel de una batería, el voltaje de un sensor o la intensidad de una señal con una hilera de LED que se enciende como las barras de un ecualizador? Ese efecto tan vistoso no necesita ni microcontrolador ni programación: lo resuelve un solo chip analógico, el LM3914, con apenas una resistencia de por medio.

En este tutorial vas a aprender qué hace el LM3914 por dentro, cómo armar un voltímetro de barra de LED de 0 a 5V, cómo cambiar el rango y la corriente con un par de resistencias, y cómo encadenar dos chips para tener 20 LED en línea. Es electrónica pura, sin código, ideal para entender de verdad cómo funciona un indicador de nivel antes de meterle un display digital.

Dos circuitos integrados LM3914N-1 en encapsulado DIP de 18 pines sobre una grilla verde

Qué es y cómo trabaja el LM3914

El LM3914 maneja diez LED a partir de una sola entrada de voltaje. Internamente tiene un divisor de voltaje de diez etapas: a medida que el voltaje de entrada sube, va "alcanzando" cada etapa y enciende el LED correspondiente. Lo elegante es que la corriente de todos los LED se fija con una única resistencia externa, así que no necesitas una resistencia limitadora por cada LED como harías en un montaje común.

El chip nació en National Semiconductor y hoy lo fabrica Texas Instruments, además de las clásicas versiones genéricas que se consiguen baratas. Tiene dos modos de funcionamiento que vas a usar todo el tiempo:

  • Modo barra (bar graph): se encienden todos los LED hasta el nivel alcanzado, como una barra que crece. Se activa conectando el pin 9 al pin 3.
  • Modo punto (dot): se enciende solo el LED del nivel actual, como un puntito que se desplaza. Se activa dejando el pin 9 al aire (sin conectar).

Un detalle clave que conviene entender desde el principio: el LM3914 es lineal. Cada LED representa el mismo incremento de voltaje que el anterior. Su hermano, el LM3915, hace lo mismo pero en escala logarítmica (3 dB por paso), pensado para audio y VU meters. Si tu proyecto es un voltímetro o un indicador de batería, el LM3914 es el correcto.

Materiales para el montaje básico

Antes de prender el soldador, junta esto. El circuito mínimo es un voltímetro de 0 a 5V:

  • LM3914 (el chip protagonista, encapsulado DIP de 18 pines)
  • 10 LED de 5mm para la barra indicadora
  • Una resistencia para fijar la corriente de los LED (en el ejemplo, 1.2kΩ aprox.)
  • Potenciómetro de 10kΩ lineal, para generar el voltaje de prueba de 0 a 5V
  • Condensador de 2.2µF entre la alimentación de los LED y tierra (solo necesario si los cables al riel de LED miden 15cm o más)
  • Protoboard y cables para armar sin soldar
  • Fuente de 5V y un multímetro para verificar el voltaje

Necesitas la hoja de datos del LM3914 abierta al lado: ahí están los esquemas de referencia que usa este tutorial. El ejemplo más básico, el de la página 2 de la hoja de datos, es justamente este voltímetro de 0 a 5V, con el riel Vled conectado a la misma alimentación del circuito.

El voltímetro de 0 a 5V paso a paso

La idea es simple: alimentas el chip, conectas los diez LED a sus pines, defines el modo con el pin 9 y le metes un voltaje variable a la entrada de señal (pin 5). Para generar ese voltaje de prueba conectamos un potenciómetro de 10kΩ como divisor: un extremo a 5V, el otro a tierra, y el cursor a la entrada de señal. Girando la perilla recorres todo el rango de 0 a 5V, y el multímetro te confirma cuánto estás aplicando.

Recuerda la regla del condensador: ese 2.2µF entre la alimentación de los LED y tierra solo hace falta cuando los cables hacia el riel de LED son largos (15cm o más). En un montaje compacto de protoboard probablemente puedas omitirlo, pero si ves parpadeos raros, agrégalo.

Con el pin 9 al pin 3 vas a ver la barra completa subir y bajar con la perilla. Dejando el pin 9 al aire, vas a ver un único LED desplazándose. Es el mismo circuito, solo cambia ese cable.

Cambiar el rango y la corriente de los LED con matemática

Hasta acá el rango es fijo de 0 a 5V. ¿Y si quieres que tu barra llegue hasta 3V en vez de 5V? ¿O controlar exactamente cuánta corriente pasa por cada LED? Todo se resuelve con dos resistencias (R1 y R2) y estas dos fórmulas:

Fórmulas del LM3914: voltaje de referencia de salida Ref Out V igual a 1.25 por uno mas R2 sobre R1, y corriente de LED igual a 12.5 sobre R1

La corriente por cada LED es directa: I_LED es aproximadamente 12.5 dividido por R1. En el ejemplo del tutorial, 12.5 / 1210 da unos 10.3 mA en teoría, y midiendo en la práctica salieron 12.7 mA. Esa diferencia es normal: la tolerancia de las resistencias afecta el valor real, así que no te asustes si tu lectura no calza al milésimo.

Para fijar el límite superior del rango usas el voltaje de referencia de salida (Ref Out V). Si quieres un voltímetro que llegue justo a 3V manteniendo la misma corriente en los LED, despejas R2 de la fórmula. El resultado se reduce a R2 = -R1 + 0.8 × R1 × V. Reemplazando con R1 = 1210Ω y V = 3: R2 = -1210 + 0.8 × 1210 × 3, que da 1694Ω.

Ese valor exacto casi nadie lo tiene a mano (es de la serie E48), así que la regla práctica es usar el valor comercial más cercano. En el tutorial original usaron una de 1.8kΩ y funcionó perfecto. Una pista útil para depurar: si tu barra llega al tope antes de lo esperado, tu R2 quedó muy chica; si nunca llena la barra, quedó muy grande.

Un límite físico que hay que respetar: para rangos más altos, la alimentación debe ser igual o mayor al voltaje máximo del rango (y nunca más de 25V). Por ejemplo, para un display de 0 a 10V, necesitas alimentar con 10V o más.

Rangos personalizados con piso distinto de cero

Otra cosa entretenida que puedes hacer es arrancar la barra en un valor positivo distinto de cero. Por ejemplo, mostrar solo el tramo entre 3 y 5V, que es perfecto para vigilar una batería de litio donde lo interesante pasa en la parte alta de la escala.

El límite superior ya sabes ajustarlo con R2. Para el límite inferior es todavía más simple: aplicas el voltaje del piso al pin 4 (Rlo). Ese voltaje lo puedes generar con un divisor resistivo u otra fuente que comparta la misma tierra del circuito.

Acá la tolerancia de las resistencias del divisor te va a afectar la precisión, así que si necesitas exactitud, una buena práctica es montar trimpots (potenciómetros de ajuste) en R1 y R2: los calibras finos una vez y, cuando quedan en el punto exacto, los fijas con una gota de pegamento para que no se muevan más.

Encadenar dos LM3914 para 20 LED

Cuando diez LED te quedan cortos, puedes encadenar dos o más LM3914 y duplicar la resolución sobre un rango ampliado. El montaje es parecido a usar dos chips independientes, con un truco de conexión: la referencia de salida (REFout, pin 7) del primer LM3914 se conecta a la referencia baja (REFlo, pin 4) del segundo. La REFout del segundo se ajusta para el límite superior que quieras.

Esquema de dos LM3914N encadenados controlando 20 LED, con resistencias R1, R2 y R3 y la resistencia de 22K para el modo punto

En el ejemplo de arriba, el resultado real fue un rango de 0 a 3.8V repartido en los 20 LED. Fíjate en la resistencia de 20 a 22kΩ del esquema: solo es necesaria si trabajas en modo punto, para el "arrastre de punto" (dot mode carry) que se explica en la página 10 de la hoja de datos. En modo barra puedes omitirla.

Variantes y mejoras

Una vez que domines el circuito base, acá tienes ideas concretas para llevarlo más lejos (estas no están en el tutorial original):

  • Indicador de batería real: combina el rango personalizado con piso distinto de cero (3 a 4.2V) y tienes un medidor de carga para una celda de litio 18650. Usa el primer LED rojo, los del medio amarillos y los últimos verdes para una lectura intuitiva de un vistazo.
  • VU meter de audio: si tu proyecto es para música, reemplaza el LM3914 por el LM3915 (escala logarítmica en dB) y agrega una etapa rectificadora simple con un diodo y un condensador para convertir la señal de audio en un voltaje que el chip pueda leer.
  • Termómetro visual: alimenta la entrada de señal con la salida de un sensor de temperatura tipo LM35 (que entrega 10mV por grado) y calibra el rango con R1 y R2 para cubrir, por ejemplo, de 20 a 40 grados en los diez LED.
  • Pasarlo a PCB: cuando el montaje en protoboard funcione, puedes pasarlo a una placa perforada o a un PCB casero para tener un instrumento permanente y prolijo.

Personalización para Chile

En Chile puedes conseguir los componentes de soporte de este proyecto en MechatronicStore. El LM3914 en sí es un integrado especializado que conviene comprar en una casa de componentes o pedirlo, pero todo lo que rodea al montaje está en stock local:

  • Pack 100 Leds Colores 3mm y 5mm (SKU D-502): $4.500 CLP. Te sobran LED para la barra de diez y para varios proyectos más.
  • Potenciómetro rotacional lineal 10K (variante 10K): $490 CLP. Es justo el que genera el voltaje de prueba de 0 a 5V girando la perilla.
  • Protoboard 830 puntos GL-12 (SKU C-320): $3.790 CLP. Para armar todo el circuito sin soldar y experimentar con los valores de R1 y R2.

Para las resistencias de R1 y R2 (1.2kΩ y 1.8kΩ del ejemplo) cualquier kit de resistencias surtidas te sirve, ya que vas a estar probando valores cercanos según la tolerancia. El condensador de 2.2µF es opcional en montajes compactos.

Recursos

  • Tutorial original: Tutorial LM3914 Dot/Bar Display Driver IC por John Boxall en tronixstuff.com
  • Documentación adicional: hoja de datos del LM3914 de Texas Instruments (imprescindible, trae los esquemas de referencia y la nota de aplicación con más circuitos de ejemplo)
  • Siguiente paso: el tutorial hermano del LM3915, la versión logarítmica del mismo chip para audio

Versión chilena con componentes en stock local en MechatronicStore. Contenido inspirado en el tutorial de John Boxall, re escrito y ampliado con variantes y equivalencias locales.