Situación de aprendizaje 9: Semáforo adaptado

Es conveniente utilizar alguna herramienta para diseñar nuestro circuito antes de proceder al montaje. De este modo evitaremos cometer errores con el cableado. Existen muchas herramientas online para este propósito y algunas de ellas como Tinkercad incluso permiten su simulación, pero tienen mayor limitación en las librerías de componentes, por lo que en este caso utilizaremos EasyEDA. 

Puedes encontrar un tutorial para crear tus diseños con EasyEDA pinchando aquí.

Como podemos observar en nuestro esquemático, vamos a conectar dos actuadores a nuestro Arduino. Ambos tienen  un pin a GND y otro a 5V, y cada uno de ellos tiene un pin de datos que asignaremos a los pines 2 y 3. 

La placa de Arduino tiene 3 pines conectados a GND y uno a 5v, por lo que haremos uso del adaptador incluido en el kit para la conexión a 5v o en su defecto se podría utilizar una placa de prototipado. 

Arduino tiene únicamente 1 pin a 5v y 3 a Gnd. 

En esta práctica, utilizamos el Zumbador que tiene 3 pines (5v, Gnd y Señal) y la tira led Neopixel que igualmente tiene otros 3 pines (5v, Gnd y datos). 

Para alimentar a 5v ambos actuadores, necesitaremos utilizar el conector multiplicador (1 a 4).  El pin de datos de la tira led irá según nuestra programación al Pin2 de Arduino y el del zumbador al Pin3 de Arduino. El Gnd del zumbador y el de la tira led, los conectaremos a cualquiera de los 3 pines habilitados para ello en Arduino sin necesidad de utilizar el multiplicador. 

Representamos lo primero de todo un diagrama de flujo que nos ayude a comprender el comportamiento de nuestro proyecto:

El siguiente paso, una vez hemos diseñado nuestro circuito es programarlo. Para ello abrimos el editor web de ArduinoBlocks y nos conectamos con nuestro usuario. Partiendo de un proyecto en blanco eligiendo como placa Arduino Uno, lo primero que haremos será sacar en pantalla nuestros componentes. 

En primer lugar arrastraremos al área de trabajo el Zumbador, que lo encontraremos dentro del bloque de actuadores. 

y haremos lo mismo con la tira led de NeoPixel, que la encontraremos en Visualización, NeoPixel.

Con esto ya tenemos todos los componentes que intervienen en nuestro circuito.

Ahora debemos asignarle a cada uno de ellos el Pin al que, en el paso anterior, hemos decidido que debe ir conectado. Para el Zumbador tendremos que modificarlo al Pin3 y deberemos asegurarnos que la Inicialización de la tira Led la hacemos sobre el Pin2. Además, podemos observar que la tira Led tiene otros 3 parámetros a los que debemos prestar atención. El primero de ellos es la codificación de colores que tiene nuestro componente. En nuestro caso "GRB" (green, red, blue). El segundo de ellos es la frecuencia, que fijaremos en 800Khz, y el tercero, indica el número de leds que compone la tira. En nuestro caso 8, pero debemos tener en cuenta que la posición del primer led se cuenta como 0, por tanto deberemos indicar 7.

Todas las opciones que podemos realizar con la tira de leds, las podemos encontrar  al seleccionar en "Visualización" el apartado "NeoPixel":  Las que vamos a utilizar son: iniciar, establecer brillo, limpiar, mostrar y establecer pixel # a un determinado color. 

• Establecer brillo - Como su nombre indica, haciendo uso de este parámetro vamos a poder determinar la intensidad del brillo de los leds. Su valor puede ir de 0 a 255, siendo 0 la intensidad mínima (apagado) y 255 la máxima. A mayor intensidad de brillo, mayor demanda de corriente tendrá nuestro circuito, por lo que este valor es muy importante a la hora de elegir el método de alimentación de la tira NeoPixel.  Cada Led consume unos 60mA (0,3W), dando color blanco intenso (20mA por cada componente de color) Esto supone un consumo de 9W para 30 LED, y 18W para 60 LED, lo que es mucha potencia en una fuente de 5V. Si nuestra tira demanda más potencia que la que puede obtener del propio Arduino, estaremos obligados a alimentar los leds con una fuente externa. Para no tener que recurrir a una fuente externa, en nuestro ejercicio, fijaremos la intensidad del brillo en 10.
• Establecer pixel # " " color - Gracias a este componente podemos determinar, teniendo en cuenta que el primer led ocupa la posición 0, de que color queremos que se ilumine un determinado Led. Si quiero que el led 2 de mi tira de NeoPixel se encienda de color rojo, bastará con configurarlo como: Establecer pixel # 1 color rojo. 
  
• Mostrar - Cualquier configuarción que haga, no será visible hasta que la muestre. Este componente lo utilizaremos cada vez que queramos mostrar un cambio. Para que el Pin 2 del apartado anterior se muestre en color rojo, tendremos que utilizar el bloque "mostrar". 
• Limpiar - Utilizaremos este componente cada vez que queramos eliminar cualquier configuración anterior. Sí quiero que el led 2 de mi tira que anteriormente lo hemos fijado a color rojo se apague, utilizaré este bloque. 

Todos estos valores, los  actualizaremos y pondremos en el bloque  de "Inicializar", para que de este modo, Arduino sepa que en el Pin2 va a tener conectada una tira NeoPixel de 8 leds.  

Vemos el código para las funciones. Todas se van a comportar igual salvo la diferencia de los colores, los leds que encendemos y el tiempo de espera para cada color. Definimos los pines 1 y 2 para encender en color verde. Los pines 3 y 4 para el color ámbar y por último, los pines 5 y 6 para el color rojo. El tiempo que permanece la luz de color roja y verde lo definimos en 10  segundos, (10.000 milisegundos) y el de la luz en ámbar lo fijamos en 3 segundos (3.000 milisegundos). 

Hay que tener en cuenta que la posición del vector de Leds para BitBlock comienza en 0. Por tanto, el primer led ocupa la posición 0, el segundo la posición 1, y así sucesivamente. 

Como nuestra tira tiene 8 pines, en nuestro ejercicio no utilizaremos ni el primero ni el último. 

encender verde: Esablecemos pixeles de las posiciones 2 y 3 a color verde, los mostramos y lo mantenemos así durante 10 segundos. 

encender ámbar : Esablecemos pixeles de las posiciones 3 y 4 a color ámbar, los mostramos y lo mantenemos así durante 3 segundos. 

encender rojo: Esablecemos pixeles de las posiciones 5 y 6 a color rojo, los mostramos y lo mantenemos así durante 10 segundos. 

sonar zumbador: Teniendo el zumbador conectado al Pin3 de Arduino, emitimos un sonido con frecuencia de 500Hz durante 1 segundo y al finalizar, esperamos 1 segundo.