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Nuestro primer circuito

Arduino, primer circuito
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Objetivos

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    • Fijar algunas ideas básicas sobre electrónica.
    • Montar un circuito con LED y Resistencia comprender el esquema eléctrico..
    • Aprender el manejo de la Protoboard..
    • Instalar del blinking LED en la Protoboard.

 

Material requerido.

ArduinoUNO

Arduino Uno o similar. Esta sesión acepta cualquier otro modelo de Arduino.

Un PC con el entorno de Arduino correctamente instalado y configurado.

 

Img_3_4

 Una Protoboard.

componente

Un diodo LED

Img_3_5

Una resistencia de 330 Ohmios.

Img_3_6

Algunos cables de Protoboard.

 

Algunas ideas básicas sobre electrónica

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Cuando dejamos fluir agua de un sitio alto a otro más bajo, el agua corre libremente mientras no se lo impidamos, y siempre de arriba abajo. Decimos que las diferentes alturas suponen una diferencia de potencial entre ambos puntos que puede ser transformada en trabajo útil.

Cuando existe una diferencia de tensión eléctrica (o diferencia de potencial) entre dos puntos con conexión, la electricidad fluye del positivo (o de mas carga) hacia el negativo o menos, y también podemos obtener trabajo útil de este principio.

Aunque la física detrás de estos dos ejemplos es diferente, conceptualmente son bastante parecidos y por ello hablamos de:

 
  • Corriente de agua / Corriente eléctrica.
  • Caudal de agua /  Intensidad de corriente.
  • Resistencia al flujo / Resistencia eléctrica.
  • Capacidad de una reserva de agua / Capacidad de un condensador.
 

La idea es que la corriente eléctrica fluye del positivo al negativo porque hay una diferencia de tensión (que medimos en Voltios de símbolo V)  pero esto no es una medida absoluta sino la diferencia que hay entre los puntos en que lo medimos.

 
  • De la misma manera, la diferencia de altura entre dos puntos solo representa eso, una diferencia y no indica a qué altura se encuentran con respecto a una referencia más o menos arbitraria.
 

Hay componentes que se oponen a a la libre circulación de la corriente. Los llamamos resistencias , su valor se mide en Ohmios y su símbolo es  Ω .

La ley de Ohm, liga todos estos valores de una forma precisa:

V = R x I

Donde V es la tensión en voltios, R la resistencia e I la intensidad eléctrica que fluye.

 
  • En el mundo de Arduino la tensión es casi siempre 5V, que es la tensión a que funciona y la que es capaz de poner en sus salidas digitales.
 

Otra manera de escribir esta ley de Ohm es

I = V / R

Lo que implica que si la resistencia del circuito es nula (o casi, como en el caso de un cable de cobre) la intensidad de la corriente se dispara y puede llegar a fundir el cable o componente que encuentre.

 
  • Esto se conoce como cortocircuito o corto simplemente y debe ser evitado decididamente ya que suele acabar con olor a quemado y algún susto, en el mejor caso.
 

 

Nuestro primer circuito electrónico

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En la sesión anterior programamos el LED conectado al pin 13 de nuestro Arduino. Hoy vamos a duplicar este circuito en el exterior montándolo desde el principio con componentes discretos. Su esquema eléctrico sería:

Img_3_1

Vemos a la izquierda  el símbolo del diodo LED que es emisor de luz y por eso tiene esas flechitas salientes para indicarlo (LED viene del  inglés Light Emitting Diode, o diodo emisor de luz).

La resistencia se representa por ese segundo símbolo indicando un nombre R1 y su valor 330Ω.

A su vez vemos a la izquierda las letras GND para indicar que es el negativo. Tiene muchos nombres:  Masa,  El símbolo –,  Tierra( aunque no es lo mismo), Ground, Negativo, cátodo.

Por último a la derecha el símbolo de +5V indica el extremo de tensión positiva o positivo y a veces se representa como Vcc. Las líneas rectas y negras indican conexión eléctrica mediante cables conductores.

 
  • Un diodo, es un componente electrónico que solo permite pasar la corriente en una dirección. En la dirección del positivo al negativo (la parte ancha del triángulo) al negativo, la punta del triángulo (que indica la dirección).
  • Para indicar cuál de las patas de un diodo LED es el positivo, éste suele ser de mayor longitud.
  • Si se conecta a la inversa, cortará el flujo de corriente muy eficazmente y no se iluminará en absoluto.
  • Las resistencias en cambio no diferencian un extremos del otro, decimos que no tienen polaridad.
 
 
 

Es importante entender los esquemas electrónicos porque permiten comprender con rapidez cualquier circuito. Vale la pena dedicarle un poco de esfuerzo porque son el lenguaje de la electrónica.

Una vez comprendido el esquema eléctrico del circuito, veamos la conexión en la Protoboard:

 

Circuito LED mas resistenciaEste esquema sigue una pauta de marcar los cables que van a positivo en rojo y los que van a GND en negro. Recomendamos encarecidamente se siga esta norma en la práctica porque ayuda a identificar posibles problemas y evita errores.

 
  • La Protoboard une los puntos de la línea azul entre si y los de encima de la línea roja entre sí, (se les llama raíles), pero no conecta el raíl rojo positivo con el raíl negro negativo.
  • A su vez existen dos zonas de líneas verticales en la Protoboard. Estas líneas verticales están unidas entre sí internamente, para facilitar la conexión de los componentes, pero no se unen las líneas paralelas.

 

Las claves para montar el circuito con éxito, son:

 
  • Conectamos el pin 13 de Arduino a la línea roja de la Protoboard: Positivo.
  • Conectamos el GND de Arduino a la línea azul de la Protoboard: Ground.
  • Usamos el raíl positivo (los pines de la línea roja) para conectar a la resistencia.
  • El otro extremo de la resistencia se conecta al positivo del LED porque están en la misma vertical de la Protoboard (y esta los conecta eléctricamente).
  • Nótese que el positivo del LED está claramente marcado como de mayor longitud mediante un pequeño ángulo cerca de la base.
  • Un diodo LED casi no presenta resistencia propia, por lo que siempre debe usarse una resistencia adicional que limite el paso de corriente, y evite que se queme. (Una resistencia entre 220 y 3300 Ω suele ser adecuada).
  • El circuito se cierra con un cable desde el negativo del LED al raíl de GND.
  • Cuando nuestro programa ponga un valor de HIGH (5V) en el pin 1,3 permitirá el flujo de corriente por el circuito iluminando el LED. Con LOW sencillamente el circuito estará apagado, sin tensión.

 

Podemos ahora volcar el programa que hicimos en la sesión 2 (o simplemente cargar el ejemplo Blink), siguiendo el procedimiento que definimos allí, y veremos cómo ésta vez, además del LED propio de Arduino, nuestro LED exterior parpadea siguiendo el mismo ciclo de encendido y apagado.

 

Resumen de la sesión

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En esta sesión hemos aprendido varias cosas importantes:

 
    • Hemos visto algunos conceptos básicos de electrónica: la ley de Ohm, que relaciona la tensión la resistencia.
    • Hemos identificado dos componentes básicos en electrónica, resistencias y los diodos.
    • Aprendimos a descifrar los primeros esquemas electrónicos.
    • Hemos montado nuestro primer circuito con estos componentes.

 

 

 

 

 

 

(40) Comments

  • Otro tema completado sin problemas.

    • Francis

    Hola, lo primero es agradecerte este interesantísimo curso. He empezado a hacerlo para ponerme al día con este mi nuevo juguete ;-).
    Y lo segundo, es mi primera duda, he hecho este primer montaje pero mi diodo se enciende cuando está ejecutando se la instrucción digitalWrite(13, LOW); ¿como puede ser??
    lo se por el delay que es de diferente duración

    • Hola Francis! Estás seguro de que estás interpretando bien tu programa? Cuando la salida está a LOW no da voltaje, así que no puede encenderse el LED. Si quieres pon aquí la parte del código en la que lo enciendes y apagas y le echamos un ojo juntos. Un saludote!

      • Este es mi código:

        // the setup function runs once when you press reset or power the board
        void setup() {
        // initialize digital pin 13 as an output.
        pinMode(7, OUTPUT);
        pinMode(13, OUTPUT);
        }

        // the loop function runs over and over again forever
        void loop() {
        digitalWrite(13, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
        digitalWrite(7, HIGH);
        delay(1000); // wait for a second
        digitalWrite(13, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW// wait for a second
        digitalWrite(7, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW
        delay(7000); // wait for a second
        }
        se me enciende 7 segundos y se me apaga 1
        Gracias

        • Hola Francis, el código está bien, y la verdad es que no se me ocurre que te puede estar pasando… Haz una cosa, utiliza este programa y dime que es lo que hace: debería iluminar el LED13 de la placa y el que tienes conectado al pin 13 exteriormente y quedarse iluminado todo el rato:

          void setup() {
          pinMode(13, OUTPUT);
          digitalWrite(13, HIGH);
          }

          void loop() {
          }

    • Carlos

    Buenas soy estudiante de ing. mecánica y me interesaba mucho el manejo de arduino, asi que te doy las gracias por el curso, ya que lo encuentro bien estructurado y claro. Puntualizar una cosa que a dicho Alberto, los electrones no se mueven de un lado a otro del circuito sino que trasmiten su energia cinetica de unos a otros, que no os oiga decir eso un fisico que se flagela.
    Un saludo.

  • Buenas, he tenido un problema que me ha llevado un buen rato solucionar. El caso es que mi protoboard del kit de esta web parece que esta dividida en 2 secciones (en relacion a los railes positivo y negativo), del 0 al 30 y del 31 al 60, de modo que si monto el sistema de esta sesión en el centro no funciona ya que no se cierra el circuito al tener cables conectados en pines por debajo del 30 y otros cables por encima del 31. Para solucionarlo he tenido que montarlo todo en la primera zona, es decir todo el cableado en pines del 0 al 30, no se si me explico, lo que quiero decir es que en mi caso la protoboard no tiene un rail positivo que conecte toda la linea del 0 al 60, sino que hay dos railes positivos y dos negativos (dos lineas rojas y dos de azules en cada uno de los dos extremos largos de la plataforma). Así que si alguien tiene el problema de que el LEd no le va que pruebe con esto. Saludos y gracias por el trabajo.

    • Hola Mikeiel,

      Tienes razon en que efectivamente hay protoboards que une los railes por completo y otras en las que los railes estan partidos en 2 secciones.
      Nosotros siempre pedimos y procuramos conseguir las que son de rail unico por ser un poco mas intuitivas, pero a veces es inevitable que nos cuelen alguna de las otras

      Siento mucho cualquier molestia

      • No hay problema admin, solo quería compartir mi problema por si a alguien mas le pasa, porque he empezado a probar distintos LEDs, resistencias, cables, hasta que he probado lo que comenté y funcionó jeje. Saludos.

        • Gracias Mikeiel, ya estaba pensando que había algo que no funcionaba bien, yo había usado otros protoboard y no estaban divididos en dos secciones. Muy hábil.

    • Hola Mikeiel.
      Imagino que ya lo habrás hecho, pero por si le sirve a alguien, une una zona y la otra con dos cables de forma permanente, a ras de la superficie para que no molesten. Así ya la conviertes en una de rail único.

      Saludos.

    • Marcelo

    Hola, tengo una mini proto board y no tengo idea de como conectarla a mi arduino, me puedes dar una mano con eso. Estoy comenzando con esto de arduino, me parece fascinante por las infinitas posibilidades que nos puede brindar. Una pequeña aclaración, soy ciego y me estoy animando a a esto, ya tengo identificados los pines en mi arduino, tengo separadas las resistencias para no confundirme y los leds por color, tengo un buzer también, pero quiero comenzar como todos por el principio, asi que me gustaría hacerlo por encender el led, claro que lo hago con una persona que me guía para no cometer algun error grave y cargarme la placa. Antes de comprarla, he visto muchisimos tutoriales en la red y ustedes son los que me han convencido de dar este gran paso, por la sencillez de sus explicaciones y por la gran variedad de tutoriales en español que tienen sobre el tema.Me llevo un poco mejor con la programación, por suerte mi software lector de pantallas me dice todo lo que voy escribiendo en el IDE de arduino asi que por lo menos tengo resuelta la parte de la programación, No tengo muchos conocimientos tampoco de esto pero al parecer tan sencillo programar en arduino, también fue lo que me hizo volcarme por esto. Muchísimas gracias por sus respuestas de forma anticipada, espero encontrar la misma cordialidad que al leer sus tutoriales. Gracias y saludos desde Jujuy, Argentina.

    • Hola Marcelo, se bienvenido a esta pagina que e sla tuya y cuenta con la ayuda que podamos proporcionarte porque sera un placer. Ya veras como lo de programar no es para tanto.
      En cuanto a la protoboard es sencillo. La idea es disponer de un medio que nos permita conectar unos cables a otros electricamente de forma segura y que no baile. La protoboard esta formada por varios agujeritos en horizantal que estan conectados entre si y te permiten interconectar lo que pinches en ellos con los cables adecuados.

      Por eso la protoboard tiene en los extremos unas lineas marcadas en azul y rojo que son las mas externas por la parte mas larga que recorren la protoboard por los dos extremos y que se llaman railes porque por regla general se les conecta el positvo y el negativo de la alimentacion.
      Normalmente hay dos railes a cada lado por la parte mas larga de la protoboard y no importan los colores sino a cual de ellos conectas ground y tension

      En la parte centra de la protoboard hay dos zonas separadas por una hendidura central. En cada uno de los laterales de la hendidura y perpendicular a ella hay una serie de agujeritos que estan unidos entre si y podemos cerra el circuito pinchando en ellos lo que queramos, pero es importante que estan unidos en las perpendiculares a la hendidura, pero no a la siguiente fila. Ademas las filas a cada lado de la hendidura estan tambien sin conectar entre si, pero si que se conectan a los pines de su lado.
      Me ha parecido una explicaicon un tanto confusa, pero echale una ojeada y me comentas que parte quieres que volvamos a describir (O todo si hace falta)

      Un saludo y animo que todos hemos tenido que empezar en algun momento y aunque al principio cuesta es de lo mas divertido

  • Hola, antes que nada, quiero felicitarles por la claridad en la explicación. Creo que me falta alguna base para seguir un curso como este, pero no desespero. Tengo unas dudas sobre el circuito:
    ¿No se pasa la corriente desde el pin de 5V? En este diagrama el pin 13 es el que pasa la corriente desde arduino a la protoboard, ¿es así? ¿se podría hacer desde cualquier otro pin, indicándolo en el programa? y por último, he leído que el pin 13 ya incluye una resistencia ¿es cierto?, siendo así ¿se podría eliminar la resistencia de este tipo de circuitos alimentados desde el pin 13?
    Espero que me saques de dudas. Muchas gracias.

    • Hola Jaime, muchas gracias por tu amabilidad y no desesperes que esto e smas sencillo de lo que parece al principio.
      Nuestro Arduino se alimenta a 5V y dispone de un pin que entrega esa tension sin condiciones, pero la electronica interna hace que esa misma tension se pueda poner en un pin digital, por ejemplo el 13, cunado escribes el valor HIGH en la salida, o poner el nivel bajo de 0V al escribir LOW en la salida
      El pin 13 tiene conectado en seri un LED y naturalmente una pequeña resistencia para no quemarlo, por lo que podrias no incluir resistencias cuando hagas un circuito externo con LED que use este pin, pero engeneral preferimos no usarlo para que comprendais la necesidad de la resistencia, y en cuanto la olvide quemaras el LED

      • Muchas gracias por la rápida respuesta. Ahora tengo todo más claro!!

    • Alejandro

    Excelente el curso, estoy muy entusiasmado siguiendolo.

    • Me alegra de que te guste Alejandor. Se bienvenido a nuestra pequeña comunidad

    • Sergio

    Genial, lo logré. Es algo básico, pero se siente muy bien.

    • Es lo que tiene esto de la electronica y la informatica que cuando sale es un subidón (Luego como la droga vas necesitando mas dosis)

        • Sergio

        Hoy Armé el siguiente proyecto del curso. Gracias por tomarte el tiempo para compartir información.

  • Lo siento…ya esta arreglado ha sido mi inexperiencia con la protoboard. Peque de pardillo inocente principiante…

      • Estévez

      Hola pues tengo un problema y es que no se como saber la resistencia que ofrencen las distintas resistencias con lo de las rayas. me lo podrias explicar brevemente o bien pasarme un link para ver porque en mi kit solo tengo unas resistencias azules y ninguna se parece lo mas minimo a la que tu enseñas.

  • Le pedi a los Reyes el Kit para enrredar con Arduino y han sido tan amables de traermelo…

  • Estoy haciendo este primer circuito y no consigo que el led de la protoboard encienda.
    Todo esta correcto en la protoboard. He cambiado y comprobado las resistencias y los led que funcionan correctamente, el led de arduino se enciende y apaga a ritmo estipulado incluso he comprobado que del arduino salen 5 V, tambien he cambiado de protoboard pero nada.
    Que se me pasa por alto o que tonteria puede dar lugara que no funcione algo tan simple??

    • Hola joja, solo se me ocurre q puedas estar poniendo el led al reves?

    • Israel

    Unos tutoriales geniales, llevo ya unos cuantos leídos y estoy encantado, enhorabuena.
    Comentaba mas que nada para reafirmar que la línea que se sigue para explicar los ejercicios me parece mas que correcta.

    Posiblemente, sino fuera programador ni tuviera nociones de electrotecnia, antes de nada me hubiera preocupado un poco en aprender los conceptos básicos de C++ y electrónica.

    Feliz Navidad!

  • Buenas tardes a todos.
    Estaba pensando lo mismo que acaba de indicar Fermín. Independientemente de que no se indica cómo se ha calculado la resistencia eléctrica, entiendo yo que estoy empezando en esto que, sí tengo 5 voltios de salida y la caída de tensión es de 1,8 v, significa que el led consume 3,2 v. Sí la intensidad es de 20 mA, entonces, R=V/I, R=(5-1.8=3,2v)/(0,02A=20mA)=160 ohmnios. Sí estoy equivocado por favor corríjanme. En caso de ser cierto, creo que el tutorial carece de alguna explicación de esos datos. Sí este tutorial obvia que muchos no sabemos de dónde salen esas cosas, perfecto, deberé buscarme otra web. En caso contrario, sería muy interesante que se dieran esos datos. Quizás para algunos es una cuestión tan simple y evidente, pero sí partimos de que sabemos, algunos, más bien poco, estaría mucho mejor.
    Un saludo para todos.

    • Hola Victor,
      Cuando diseñas una serie de tutoriales guiados, planteas una serie de objetivos y un itinerario para conseguirlos. Lamentablemente tambien debes contar con la capacidad e interes de quienes los siguen y por eso a veces debes dejar en el tinetero cosas que serian de interes.
      Estos humildes tutoriales estan pensados como una guia de introduccion para gente que sin demasiada paciencia pero ganas se puedan inicar en este mundillo y s etrata de darles los conocieminetos basicos.
      Por eso hay cosas como las que comentas que sin duda podrian tratarse en mas profundidad, pero no esperamos sustituir un curso completo de electronica porque para eso hay otras posibilidades y porque insisto, solo pretende ser una introduccion.
      COmprendo que hay a quien se le puede quedar corto, pero partiendo de las especificicaiones originales es preciso ser fiel al espiritu escogido y no entrar en discusiones de fondo que dificilmente serian asumibles por un gran numero de lso que se inican

  • Para que el diodo se ilumine con una luz intensa, la corriente debe ser del orden de 20mA. En estas condiciones, para un LED convencional, la caída de tensión suele ser del orden de 1,8V. Con estos valores la resistencia tendría que ser de 160 Ohmios: si es mayor se iluminaría más pero nunca puede ser de 3300 Ohmios: (160 Ohmios<R<330 Ohmios)

    • Alberto

    interesante, pero hay un error en el concepto, donde dice:”Cuando existe una diferencia de tensión eléctrica (o diferencia de potencial) entre dos puntos con conexión, la electricidad fluye del positivo (o de mas carga) hacia el negativo o menos, y también podemos obtener trabajo útil de este principio.”.. ya que la, la electricidad fluye del lado negativo al positivo, lo que se mueven son los electrones….

    está pagina es genial para aquellos que quieren aprender, pero podrían ser un poco más precisos en sus explicaciones… ya que, aunque físicamente la electricidad, es un flujo de electrones, que van desde el lado con mas carga ( negativa ), convencionalmente (o primeramente , ya que se demostró que realmente es lo contrario) se considera, que la electricidad va del lado positivo (con menos electrones) al negativo…

  • hola, una pregunta quiero conectar 2 leds, uno lo conecte al pin 13 asi como usted lo explica y el segundo lo puedo conectar a cualquier otro pin?? lo que pasa es que el segundo led es RGB y por ahi lei que solo se puede conectar en los pines que tienen al lado una culebrita (9,10,11, 6,5,3) es verdad?? que pasa si quiero conectar 4 leds rgb si cada uno tiene 4 patas en una lo conecto a tierra y las otras tres patas irian conectadas con cada 1 pin cada una entonces no me alcanzarian la cantidad de pines q tienen culebrita para conectar los 4 leds :(. cual es la solucion?

    • Hola Josefa,
      las culebritas indican los pines que pueden usarse como salidas analogics mediante PWM y naturalmente para modificar la proporcion de colores de un LED RGB necesitas usar 3 de esos pines. COmo arduino tiene un numero limitado de ellos, 6, no podras manejar con UNO mas alla de 2 RGBs de este tipo.

      La solucion es usar por ejemplo un MEGA que dispone de mas pines PWM, como 15 por lo que podras manejar 5 LEDS RGB, pero no mas. Si necesitas manejar mas de esa cantidad (Para un cubo LED por ejemeplo) necesitaras implementar algun sistema de diferente. EN el mercado hay plcasa que te hacen esta funcion

        • Julian

        hola, en primer lugar felicidades por el curso, dejando de lado esos matices de la corriente (si real o convencional) me parece hasta ahora un curso muy ameno y apetecible de llevar, y en segundo lugar, la pregunta de josefa (y ojo que de arduino estoy pez de momento) se me ocurre que si complicas un poquito (imagino) el codigo e incluyes algo de circuiteria extra se pueden conectar hasta 8 en las 6 salidas, ya que 3 las puedes utilizar para alimentar todos los ánodos y las otras 3 a un convertidor binario a bcd

        saludos

        • Hola Julian, en efecto se puede ir complicando el circuito cuando queramos, pero vamos poco a poco para vayais cogiendole gusto. No quiero que salgais aullando en la primera sesion

  • Asi lo h eecho y es una gozada tener los dos esquemas, he de decir que me veo muy verde apra usar el de electronca y uso el esquema de la placa protoboard que se aprecia muy bien, vamos un copia y pega que funciona.
    Por otro lado al leer el post detenidamente he observado dos errores creo que al escribir, los cuales paso a detallar por si se pueden corregir y así evitar mal entendidos.
    En el ultimo paso donde indica “Las claves para montar el circuito con éxito, son:”
    en el sexto punto dice que las resistencias pueden variar de 220 a 3300 ohmnios, creo que 3300 es 330.
    Y luego en el ultimo punto donde se vuelve hablar del famoso pin 13 que tan especial es, y supongo que seráasí por muchas cosas, se le denomina pin 1,3.
    Entiendo que son errores de escritura.

    • David

    No entiendo el sentido de poner la resistencia en este esquema, con ella el led no se ilumina, entiendo que le corta el paso de corriente.

    • Las resitencias no impiden el paso de la corriente, simplemente la limitan de acuerdo con la ley de ohm
      Si en este circuito no la incluyesemos, la intensidad creceria sin limite en el LED, que practicamente tiene resistencia 0 y lo quemaria enseguida

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