Práctica 1. Encender y apagar un LED con Arduino

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1.1  Objetivo General:

Encender y apagar un LED  con Arduino, encender con o sin intermitencia mediante la tarjeta Arduino Uno-R3 o Arduino Mega 2560.

En la sección de Tutoriales->Arduino podrán encontrar todas las prácticas relacionadas con la tarjeta Arduino

NUEVO:

Si quieres encender una secuencia de LEDs similar al funcionamiento de un semáforo puedes consultar la Práctica 11.

En esta práctica, se trabaja la parte electrónica que permite el encendido y apagado de los LEDs con la programación del lenguaje IDE Arduino. Como paso previo se debe descargar e instalar el software IDE de Arduino. Adicionalmente, se utiliza el programa TinkerCAD que nos ayuda a esquematizar el circuito que a desarrollar.

1.2  Materiales y Métodos:

  1. Dos LEDs, de distintos colores.
  2. Dos resistencias de 220Ω.
  3. Una tarjeta Arduino Uno-R3 o Arduino Mega 2560.
  4. Un cable USB impresora.
  5. Un computador.
  6. Cables para el montaje del circuito.
  7. Protoboard.

Antes de empezar con el desarrollo de la práctica debemos saber que es un LED y como se diferencia su ánodo y cátodo.

1.2.1 Polaridad de un LED

Un LED , es un dispositivo diodo emisor de luz que se usan como indicadores en muchos dispositivos y en iluminación. Los primeros LEDs emitían luz roja de baja intensidad, pero los dispositivos actuales emiten luz de alto brillo en el espectro infrarrojo, visible y ultravioleta. Un LED comienza a funcionar aproximadamente con 2 voltios.

Formas de determinar la polaridad de un LED:

Existen tres formas principales de conocer la polaridad de un led:

  • La pata más larga siempre va a ser el ánodo.
  • En el lado del cátodo, la base del LED tiene un borde plano.
  • Dentro del LED la plaqueta indica el ánodo. Se puede reconocer porque es más pequeña que el yunque que indica el cátodo.

1.3  Montaje de la Práctica:

1.3.1    Encender y apagar un LED con Arduino.

Antes de comenzar a la realización del montaje del circuito electrónico, primero se visualiza en  el programa TinkerCad, se debe tener en cuenta el conocimiento de cuál es el cátodo y ánodo del LED. Se coloca el ánodo en el pin 13 y el cátodo a tierra (ground), como se muestra en la Figura 1:

Encender y apagar un LED con Arduino

Figura 1 – Montaje del circuito Encender y apagar un LED con Arduino.

Podemos observar en la Figura 1 el montaje del circuito para encender y apagar un LED con Arduino Uno, el procedimiento es similar si se emplea la tarjeta Arduino Mega. También se utiliza para el montaje un Protoboard¿Qué es un Protoboard? , es un tablero con orificios conectados eléctricamente entre sí, habitualmente siguiendo patrones de líneas, en el cual se pueden insertar componentes electrónicos y cables para el armado de prototipos de circuitos electrónicos y sistemas similares. Está hecho de dos materiales, un aislante, generalmente un plástico, y un conductor que conecta los diversos orificios entre sí. Uno de sus usos principales es la creación y comprobación de prototipos de circuitos electrónicos antes de llegar a la impresión mecánica del circuito en sistemas de producción comercial.

Como se observa en la Figura 1, el Protoboard ayuda a insertar el LED e instalar el circuito a través de cables.

Luego de elaborar el circuito en el programa TinkerCaD, se desarrolla el código en el IDE de Arduino.

  • En el menu desplegable Herramientas -> placa se selecciona la tarjeta Arduino que se está utilizando sea Arduino Uno-R3 o Arduino Mega 2560.
  • Herramientas -> Puerto se debe seleccionar bajo que puerto USB se va a conectar el Arduino con el computador.
  • NOTA:

Para que el IDE de Arduino pueda entender los comandos es necesario que al final de cada instrucción se coloque punto y coma (;).

1.3.2 Procedimiento de cómo llevar a cabo el codificado del programa:

  • Se inicia indicando el nombre del programa, para insertar comentarios se emplea el símbolo //.
  • Se declaran las variables. Si es de tipo constante, una variable que no cambia luego de definido su valor, su comando es const. Además, se debe especificar qué tipo de dato es la variable, para número entero su comando es int. Luego se da nombre a la variable y se conecta en la tarjeta Arduino  el ánodo en el pin 13 asignándole el valor de 13 en el código.
  • Se define el tipo de variable: entrada o de salida, mediante void setup (), se abre corchete ({ )para saber qué es lo que contiene ese comando y al finalizar el comando se cierra corchete (}). Internamente del corchete se declarara que la variable LED es de salida, mediante el comando pinMode(LED,OUTPUT); donde OUTPUT  indica que la señal saldrá del pin 13.
  • Luego de definir las variables, se desarrolla el código dentro del comando void loop (), se abre corchete ({) y se cierra luego de terminar su cumplimiento (}). Internamente del corchete se establecen las instrucciones que ejecutará Arduino continuamente.
  • El LED se enciende mediante el comando digitalWrite, la cual envía una señal digital al pin que anteriormente se indicó. Se indica  HIGH para encender el pin. Los pines de Arduino que no tienen nada al lado, sino solamente el número ellos tienen una señal alta y baja; LOW=baja es cero (0) y HIGH=alta es uno (1). El  código es digitalWrite(LED,HIGH). Luego se emplea el comando delay (milisegundos);  que permite retrasar el tiempo que se le indique hasta la ejecución de la siguiente instrucción.
  • El LED pueda apagarse indicándole esta vez una señal baja LOW, digitalWrite (LED, LOW) y luego se emplea nuevamente el comando delay.

Algoritmo de la práctica 1A

En la siguiente algoritmo se muestra como queda plasmado en el IDE de Arduino los procedimientos anteriormente señalados:

// Práctica encender y apagar un LED
const int LED=13;
void setup()
{
pinMode(LED,OUTPUT);
}
void loop()
{
digitalWrite(LED,HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(LED,LOW);
delay(1000);
}

Algoritmo 1: Código del programa para encender y apagar un LED con Arduino.

  • Al terminar el desarrollo del programa, se debe compilar Programa esto para verificar si existen errores dentro del código. Luego si no existen errores se puede cargar el código en la tarjeta Arduino para que esta lo ejecute.

Implementación del algoritmo 1 en el simulador TinkerCad:

https://tinkercad.com/things/2RFlw7iHp4P

1.3.3 Encender y Apagar dos LEDS con Arduino.

En el montaje del circuito en el programa TinkerCad es el mismo procedimiento que la primera parte de la práctica solo que se añade un nuevo LED al circuito en conexión en paralelo, ver Figura 2.

Encender y apagar dos LED con Arduino

Figura 2 – Montaje del circuito para encender y apagar dos LEDs con Arduino.

Se realiza un procedimiento análogo al descrito para la primera parte de la práctica:

  • Debemos seleccionar la tarjeta Arduino que estamos utilizando sea Arduino Uno-R3 o Arduino Mega 2560.
  • Se selecciona el Puerto Serial. Bajo que puerto USB se va a conectar el Arduino con el computador.
  • – Se realiza el código.

1.3.4 Procedimiento de cómo llevar a cabo el codificado del programa:

  • Se inicia indicando el nombre del programa, para insertar comentarios se emplea el símbolo //.
  • Las variables para esta práctica son del tipo constante.
  • Se conecta en la tarjeta Arduino  el ánodo en el pin 13 , y el pin 12 para el segundo LED así mismo existirán dos variables una se le asignara el valor de 13 y la otro el valor de 12.
  • Se define si ambas variables declaradas son de tipo entrada o de salida dentro de void setup (), se abre corchete para saber qué es lo que contiene ese comando y al finalizar el comando se cierra corchete. Internamente del corchete se declarara que la variable LED es de salida, pinMode(LED,OUTPUT); en la que OUTPUT  indica que la señal saldrá del pin 13 permitiendo encender unos de los LEDs y pinMode(LED1,OUTPUT); en la que OUTPUT  indica que la señal saldrá del pin 12.
  • Luego de definir las variables, se procede a realizar la estructura del código a través del comando void loop (), de igual manera se abre corchete y se cierra luego de terminar su cumplimiento. Internamente del corchete se establecen las instrucciones que ejecutará Arduino continuamente. Ambos LEDs se pueden encender mediante digitalWrite(LED,HIGH); para uno de los LEDS y digitalWrite(LED1,HIGH); para el otro LED. Luego se emplea el comando delay (milisegundos); para retrasar el tiempo que se le indique hasta la ejecución de la siguiente instrucción.
  • El LED pueda apagarse utilizando comando digitalWrite (LED, LOW); para uno de los LEDs y digitalWrite(LED1,LOW).
  • El encendido del segundo LED ocurre posteriormente empleando un delay.

Algoritmo de la práctica 1B

A continuación se mostrara el codificado del programa en el IDE de Arduino:

// Práctica encender y apagar dos LED
const int LED1=13;
const int LED2=12;
void setup()
{
pinMode(LED1,OUTPUT);
pinMode(LED2,OUTPUT);
}
void loop()
{
digitalWrite(LED1,HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(LED1,LOW);
digitalWrite(LED2,HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(LED2,LOW);
}

Algoritmo 1.2: Código del programa encender y apagar dos LED con Arduino.

  • Al terminar el desarrollo del programa se debe compilar para verificar si existen errores dentro del codificado, de no existir errores se puede cargar el código en la tarjeta Arduino para que ella pueda ejecutarlo.

Implementación de la algoritmo 2 en el simulador TinkerCAD:

https://www.tinkercad.com/things/fUE7JJIUzQh

Si tuviste problemas haciendo la práctica o tienes algún comentario te invitamos a comentar este post.

NUEVO: Si quieres encender una secuencia de LEDs similar al funcionamiento de un semáforo puedes consultar la Práctica 11.

1.4 Conclusión:

La primera práctica se aprendió como trabajar con las herramientas de bajo coste como es la tarjeta Arduino. Es de destacar que la tarjeta Arduino está pensada para el uso de artistas, diseñadores, aficionados y cualquiera interesado en crear objetos o ambientes interactivos. Más aún, Arduino es una herramientas para iniciarse en el mundo del bricolaje electrónico que resulta útil para estudiantes y profesionales del área de la electrónica y áreas afines, especialmente para un prototipado rápido. Finalmente, se aprendió a cómo utilizar el programa TikerCad y la IDE del Arduino. El estudiante se ha familiarizado con la plataforma hasta lograr encender y apagar un LED y dos LEDs en conjunto.

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