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Una baliza es un dispositivo que emite señales luminosas, sonoras y/o electrónicas para guiar, advertir o localizar algo en un entorno específico. Se utiliza en diversas aplicaciones, como la navegación, el rescate o localización de vehículos u objetos, proporcionando orientación o visibilidad en condiciones difíciles.
Por ejemplo, en el desafío CANSAT, una baliza es fundamental para localizar y recoger el satélite tras su regreso a la Tierra. Este dispositivo permite identificar su posición de forma rápida, lo que facilita la recuperación y descarga de los datos científicos que ha recopilado.
Baliza moderna para localización. Generada con IA por OpenAI DALL·E. Creative Commons Attribution-NonCommercial (CC BY-NC).
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En la entrada de hoy aprenderemos a programar salidas digitales en Arduino mediante el uso de LEDs y buzzers, dispositivos fundamentales para generar señales visuales y sonoras. La actividad se centra en la construcción y programación de una baliza de localización, que combina ambos elementos para simular una herramienta de recuperación de un CANSAT.
Comenzaremos montando un circuito paralelo en el que conectaremos los LEDs y el buzzer, explorando cómo funcionan estos componentes y cómo se controlan mediante las salidas digitales del Arduino. Una vez completado el montaje, programaremos el circuito utilizando Arduino Blocks, una herramienta visual que facilita la comprensión del código. Finalmente, daremos el salto al IDE de Arduino para implementar el mismo programa en lenguaje C++, desarrollando así una comprensión más profunda del funcionamiento y control de las salidas digitales.
Listado de componentes para la práctica: Baliza de localización con Arduino
- Placa Arduino Uno (o compatible).
- Cables de conexión (jumper): macho-macho, macho-hembra.
- Protoboard (placa de pruebas).
- LEDs: mínimo 2 unidades (rojo y verde, opcional).
- Resistencias: 220 Ω (una para cada LED).
- Buzzer activo: 1 unidad.
- Fuente de alimentación: Cable USB para conectar el Arduino al ordenador o batería externa (opcional).
- Software: Arduino Blocks y IDE de Arduino.
Diodo Emisor de Luz (LED)
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Un LED ultrabrillante (Ultra-Bright LED) es un componente semiconductor diseñado para emitir un potente haz de luz de alta intensidad, perfectamente visible incluso bajo la luz solar directa. Está formado por dos terminales principales: el ánodo (positivo) y el cátodo (negativo). El ánodo suele ser la patilla más larga, mientras que el cátodo es más corto y está cerca de una muesca o borde plano en la carcasa transparente del LED. Para que funcione, el LED debe estar correctamente polarizado en directa y protegido mediante una resistencia de limitación.
Su elevado rendimiento óptico se basa en una lente muy enfocada que concentra la luz en un ángulo estrecho, siendo ideal para balizas de localización diurnas y sistemas de señalización exterior. A diferencia de un indicador común, este diodo resulta fácil de detectar a gran distancia. Por ejemplo, en esta práctica usaremos el LED ultrabrillante para construir la baliza de búsqueda visual del CanSat, combinándolo con un buzzer para emitir alertas luminosas y sonoras simultáneamente.
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| Ficha Técnica: LED Ultrabrillante (Baliza de Localización) |
| Nombre del componente |
LED Superbrillante 5mm (Ultra-Bright LED) |
| Voltaje de trabajo (Vf) |
2.0 V – 3.2 V (según color) |
| Resistencia para Arduino (5V) |
150 Ω – 220 Ω (1/4W) |
| Consumo de corriente (If) |
20 mA – 30 mA |
| Diámetro y Peso |
5 mm / ~ 0.3 g |
| Precio unitario |
0,15 € a 0,75 € / unidad. |
Buzzer o zubador
Buzzer
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Un zumbador activo es un componente electromagnético o piezoeléctrico con oscilador interno que emite sonido al recibir corriente continua. Su diseño integra un generador de tonos dentro de una carcasa plástica. Este dispositivo dispone de dos terminales: el positivo (marcado con el signo “+” o patilla larga) y el negativo (patilla corta). Al estar polarizado, debe conectarse adecuadamente: el terminal positivo al pin de salida del circuito y el negativo a masa.
Este dispositivo activo convierte directamente la señal eléctrica en potentes ondas sonoras de frecuencia fija sin requerir modulación PWM externa. Al activarse mediante un pin digital, produce ráfagas acústicas agudas muy fáciles de percibir a distancia. Es un componente indispensable en alarmas de emergencia y sistemas de rescate. En esta práctica, el zumbador actuará como baliza sonora del CanSat, coordinando sus pitidos intermitentes con el LED ultrabrillante para facilitar una localización rápida y precisa.
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| Ficha Técnica: Zumbador Activo (Baliza Acústica) |
| Nombre del componente |
Zumbador Activo 5V (Active Buzzer) |
| Voltaje de funcionamiento |
3.5 V – 5.0 V (DC) |
| Frecuencia de emisión |
2.300 Hz – 2.500 Hz (Tono continuo) |
| Consumo de corriente |
15 mA – 30 mA |
| Dimensiones y Peso |
Ø 12 mm x 9.5 mm / ~ 1.6 g |
| Precio unitario |
0,33 € a 0,55 € / unidad. |
Conexión de LED y Buzzer a la placa Arduino Uno
*Nota:Los buzzers pasivos requieren una señal oscilante, en general de tipo PWM, que indique la frecuencia y la duración de la señal. Por eso es muy importante quel pin seleccionado tenga una virgulilla (~). Por ejemplo el 6
Programación de la baliza con ArduinOblocks
Cuando programemos la baliza, queremos se se lleva a cabo el siguiente comportamiento:
- Encendido del LED: El LED conectado al pin digital 12 se encenderá y permanecerá encendido durante 1 segundo.
- Zumbidos del buzzer: Después de que el LED se apague, el buzzer conectado al pin digital 6 emitirá tres zumbidos consecutivos. Cada zumbido durará 500 milisegundos, con un intervalo de 500 milisegundos entre ellos.
- Reinicio del ciclo: Una vez que terminen los zumbidos, el proceso volverá a empezar desde el encendido del LED, creando un ciclo continuo de señalización.
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Para conseguir la máxima visibilidad y auditiva en la recuperación del CanSat, se recomienda programar ambos sistemas a una frecuencia sincronizada de 1 Hz a 2 Hz (un ciclo de medio segundo activo y medio segundo en pausa), ya que este parpadeo intermitente y rítmico capta de inmediato la atención del ojo humano y permite una triangulación acústica precisa en campo abierto sin agotar la batería.
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Programación de la baliza con Ide de Arduino
Puntos importantes para que lo entiendas y lo hagas tú mismo:
- Primero usamos pinMode en el setup para configurar el pin como salida (OUTPUT) porque son actuadores.
- Usamos digitalWrite en el loop para enviar señales HIGH o LOW y controlar lo que pasa en el pin (encender/apagar el LED).
- tone y noTone: Estas funciones controlan el buzzer, activando o deteniendo sonidos con una frecuencia específica.
- for loop: Se usa para repetir una acción varias veces (en este caso, los tres zumbidos del buzzer).
- delay: Sirve para pausar la ejecución del programa durante un tiempo en milisegundos.
- ¿Qué significa HIGH? Envía una señal de 5V al pin, lo que "enciende" el dispositivo conectado (como un LED o un buzzer).
- ¿Qué significa LOW? Detiene la señal (0V) en el pin, lo que "apaga" el dispositivo conectado.
Este código es un excelente ejemplo para aprender a usar salidas digitales y bucles en Arduino. ¡Intenta replicarlo y experimenta cambiando los tiempos o las frecuencias del buzzer! ¿Qué ocurrirá?
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