Práctica 1. Encender y apagar un LED

Se trabajara con la parte electrónica así como también se realizaran ambas partes del encendido y apagado de los LEDS con la programación del lenguaje IDE Arduino. También se utilizara el programa Fritzing que nos ayudara a esquematizar el circuito que vamos a desarrollar.

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

Un LED , es un dispositivo diodo emisor de luz. Los LED 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.

1.2 Materiales y Métodos:

2 LEDS, de distinto colores.
Una tarjeta Arduino Uno-R3 o Arduino Mega 2560.
Un cable USB impresora.
Un computador.
Cables para el montaje del circuito.
Tarjeta Protoboard.

1.3 Montaje de la Práctica:

1.3.1 Encender y Apagar un LED con una tarjeta Arduino.

Antes de comenzar a la realización del montaje del circuito electrónico, primero lo visualizaremos en el programa Fritzing, 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:

Figura 1.1 - Montaje del circuito en el programa Fritzing

Podemos observar en la Figura 1 que se está utilizando el Arduino Mega 2560, al igual si utilizamos la tarjeta Arduino Uno-R3 es el mismo procedimiento. También se observa que se utilizó 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 y prototipado 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 nos ayuda a insertar el LED e instalar el circuito a través de cables.

Luego que tengamos armado el circuito en el programa Fritzing, podemos empezar con el desarrollo del programa en el IDE de Arduino.

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

En el menu desplegable Herramientas -> placa debemos seleccionar la tarjeta Arduino que estamos utilizando sea Arduino Uno-R3 o Arduino Mega 2560.
Herramientas -> Puerto debemos seleccionar bajo que puerto USB se va a conectar el Arduino con el computador.

- Se realiza el código:

Inicialmente debemos darle un nombre de qué es lo que estamos desarrollando a través del símbolo //, podemos colocar el título de la práctica o del programa en sí. También se puede utilizar como comentarios dentro del programa.
Se declaran las variables. En la práctica se declaran de tipo constante, una variable que no cambiara durante el desarrollo del programa, su comando es const, además se debe especificar qué tipo de datos de es la constante, en este caso será entero y su comando es int, luego se le da el nombre de la variable; en la tarjeta Arduino se coloca el ánodo en el pin 13 la variable se le asignara el valor de 13.
Se define si la variable declarada son de tipo entrada o de salida, para eso se utiliza el comando void Setup (), se abre corchete para saber qué es lo que contiene ese comando y al finalizar el comando cierro corchete. Internamente del corchete se declarara que la variable LED es de salida, esto se realiza a través del comando pinMode, este a su vez necesita como argumento la variable y el tipo de señal de la misma, es decir pinMode(LED,OUTPUT); en la que OUTPUT nos indica que la señal saldrá del pin 13 permitiendo encender el LED.
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 establecerá las instrucciones que ejecutara Arduino continuamente. Para que el LED se pueda encender se utilizara el comando digitalWrite, la cual enviara una señal digital al pin que anteriormente declaramos y enviara un señal alta HIGH. 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), finalmente el comando se determina como digitalWrite(LED,HIGH). Luego se emplea el comando delay; la cual nos permitirá retrasar el tiempo que se le indique, la ejecución de la siguiente instrucción. El tiempo de retardo de la función delay es en milisegundos. Para que el LED pueda apagarse se utilizará el mismo comando digitalWrite pero indicándole esta vez una señal baja LOW, finalmente el comando se determinara como digitalWrite (LED, LOW) y luego se empleara nuevamente el comando delay.
Al terminar el desarrollo del programa, se debe compilar Programa -> Verificar, esto para verificar si existen errores dentro del codificado. Luego si no existen errores se puede cargar el código en la tarjeta Arduino para que ella lo ejecute.

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

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 1.1: Código del programa encender y apagar un LED en el IDE de Arduino.

Implementación del algoritmo 1.1 en el simulador https//123d.circuits.io:

https://123d.circuits.io/circuits/1157374-practica-1-laboratorio-mecabot

1.3.3 Encender y Apagar dos LEDS en la tarjeta Arduino.

En el montaje del circuito en el programa Fritzing es el mismo procedimiento que la primera parte de la práctica solo que hemos añadido un nuevo LED, esto se muestra en la Figura 2.

Figura 1.2 - Montaje del circuito en el programa Fritzing (2 LEDS)

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

Se realizó 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:

Inicialmente debemos darle un nombre de qué es lo que estamos desarrollando a través del símbolo //, podemos colocar el título de la práctica o del programa en sí. También se puede utilizar como comentarios dentro del programa.
Se declaran las variables. En la práctica se declaran de tipo constante, su comando es const, además se debe especificar qué tipo de datos de la contante, en este caso será entero y su comando es int, luego se le da el nombre de la variable; como la segunda parte de la práctica es encender y apagar dos LEDS en la tarjeta Arduino se coloca el ánodo en el pin 13 para un LED 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, para eso se utiliza el comando void Setup (), abro corchete para saber qué es lo que contiene ese comando y al finalizar el comando cierro corchete. Internamente del corchete se declarara que la variable LED es de salida, esto se realiza a través del comando pinMode, este a su vez necesita como argumento la variable y el tipo de señal de la misma, es decir pinMode(LED,OUTPUT); en la que OUTPUT nos indica que la señal saldrá del pin 13 permitiendo encender unos de los LEDS y pinMode(LED1,OUTPUT); en la que OUTPUT nos indica que la señal saldrá del pin 12 permitiendo encender el otro de los LEDS.
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 establecerá las instrucciones que ejecutara Arduino continuamente. Para que ambos LEDS se pueda encender se utilizara el comando digitalWrite, la cual enviara una señal digital al pin que anteriormente declaramos y enviara un señal alta HIGH. 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), finalmente el comando se determina como digitalWrite(LED,HIGH); para uno de los LEDS y digitalWrite(LED1,HIGH); para el otro LED. Luego se emplea el comando delay; la cual nos permitirá retrasar el tiempo que se le indique, la ejecución de la siguiente instrucción. El tiempo de retardo de la función delay es en milisegundos. Para quel LED pueda apagarse se utilizara el mismo comando digitalWrite pero indicándole esta vez una señal baja LOW, finalmente el comando se determinara como digitalWrite (LED, LOW); para uno de los LEDS y digitalWrite(LED1,LOW); para el otro LED y luego se empleara el comando delay.
Al terminar el desarrollo del programa se debe compilar para verificar si existen errores dentro del codificado. Luego si no existen errores se debe cargar el código en la tarjeta Arduino para que ella pueda ejecutarlo.

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 en el IDE de Arduino.

Implementación de la algoritmo 2 en el simulador https//123d.circuits.io:

https://123d.circuits.io/circuits/2108427-practica-1b-laboratorio-mecabot

1.4 Conclusión:

Arduino es una plataforma para prototipado electrónico basada en un hardware y software libre. Está pensada para el uso de artistas, diseñadores, aficionados y cualquiera interesado en crear objetos o ambientes interactivos. Arduino es una herramientas para iniciarse en el mundo del bricolaje electrónico, al mismo tiempo resulta ser muy útil para estudiantes y profesionales del área de la electrónica y áreas afines, especialmente para un prototipado rápido. En la primera práctica se ha aprendido como relacionarnos con las herramientas de bajo coste como es la tarjeta Arduino, así mismo se aprendió a cómo utilizar el programa Fritzing y la IDE del Arduino. Nos hemos familiarizado con la plataforma hasta lograr encender y apagar un LED y dos LEDS en conjunto.

Laboratorio de Mecatrónica y Róbotica