Situación de aprendizaje 9: Semáforo adaptado
Programación con Arduino y posterior prototipado de un semáforo que incluya una señal auditiva cuando el semáforo esté en rojo (verde para peatones), para adaptarlo a personas con deficiencia visual.
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COMPONENTES |
Arduino Uno |
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Tira leds NeoPixel |
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Zumbador |
Trabajo de indagación: En cualquier proyecto debemos investigar sobre el funcionamiento y comportamiento esperado para nuestro prototipo. En este caso, sabemos que los semáforos adaptados emiten un tono discontinuo cuando los peatones pueden cruzar, posibilitando de este modo a personas con dificultades de visión el paso de un lado a otro de forma segura. Los semáforos mediante código de colores (rojo, ámbar y verde), indican a los conductores/peatones si es momento de esperar o avanzar. La secuencia que siguen los semáforos de conductores es: rojo, verde y ámbar. Cuando esta rojo para coches, el de peatones esta en verde y al contrario. En el caso que nos toca, tendremos entonces que contemplar emitir los tonos, cuando el semáforo de coches este en rojo.
Para todos nuestros prototipos, vamos a utilizar una herramienta de diseño 2D con la que representaremos nuestro esquema de conexiones.
Diseño 2D
Tinkercad,Es nosconveniente permiteutilizar tantoalguna representarherramienta gráficamentepara nuestrasdiseñar conexionesnuestro circuito antes de proceder al montaje. De este modo evitaremos cometer errores con el cableado. Existen muchas herramientas online para este propósito y obteneralgunas elde esquema,ellas como laTinkercad propiaincluso permiten su simulación, pero tienen mayor limitación en las librerías de nuestrocomponentes, código.por Paralo que en este curso, únicamente locaso utilizaremos para representar las conexiones y poder apoyarnos en el esquema cuando implementemos nuestro prototipo.EasyEda.
Puedes encontrar un tutorial para crear tus diseños con EasyEda pinchando aquí.
EsComo muypodemos importanteobservar en nuestro esquemático, vamos a laconectar horados deactuadores representara nuestro diseñoArduino. queAmbos tengamostienen mucho cuidadoun conpin los colores de los cables. Si somos rigurosos, y siempre utilizamos el color negro paraa GND y elotro rojo para 5v evitaremos equivocaciones en nuestros montajes.
En este ejercicio, si nos fijamos bien, el orden de las conexiones en la tira led que utiliza Tinkercad, es diferente al de nuestro componente. En nuestro caso, GND ya 5V se encuentran en los extremos, y elcada 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 centro. Tener bien asignados los colores, nos ayudará a no equivocarnos en nuestro montaje y sabremos perfectamente a que pin de nuestro Arduino debe ir cada cable.
Para nuestro semáforo adaptado, hemos elegido el Pin2kit para la tiraconexión Neopixel,a y5v elo Pin3en parasu conectardefecto else Zumbador.podría utilizar una placa de prototipado.
Para abordar la programación de este proyecto, en primer lugar inicializaremos los componentes y crearemos 4 funciones: "encender verde"," encender ámbar"," encender rojo" y "sonido". De este modo, será tan sencillo como llamar a cada una de ellas en el bucle principal, las cuales se repetirán indefinidamente.
Programación - Inicialización de componentes
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.
Para crear funciones, debemos abrir el menú de funciones y arrastrar el bloque al área de trabajo:
Programación - Funciones
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).
encender verde: Esablecemos pixeles 1 y 2 a color verde, los mostramos y lo mantenemos así durante 10 segundos.
encender ámbar : Esablecemos pixeles 3 y 4 a color ámbar, los mostramos y lo mantenemos así durante 3 segundos.
encender rojo: Esablecemos pixeles 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.
Teniendo ya definidas nuestras funciones, tan solo nos quedaría incluirlas en el Bucle principal para que se repitan indefinidamente, pero para cumplir con las especificaciones del programa, debemos realizar algunas modificaciones para que mientras el semáforo esta en rojo se escuche el sonido del zumbador. Por tanto, tenemos que hacer un llamamiento a la función "sonar zumbador" desde la función "encender rojo". Si observamos bien, para mantener las luces rojas, hemos tenido que utilizar una espera de 10 segundos, que ahora podremos sustituir por la espera que se produce cada vez que se produce un sonido por el zumbador (suena 1 segundo y espera en silencio otro segundo). En concreto, cada vez que llamamos a la función del zumbador, transcurren 2 segundos, por lo que si la repetimos 5 veces, estaremos empleando 10 segundos que son los que queremos que la luz roja permanezca encendida mientras escuchamos un "beep" de manera intermitente. La función modificada quedaría de la siguiente manera:
encender rojo actualizada
Con esta actualización ya estariamos cumpliendo los requisitos del enunciado, y nuestro programa finalmente quedaría del siguiente modo:
