01 · Punto de partida
Un circuito conocido, tres veces
El semáforo no tiene ninguna pieza nueva. Es el circuito del Tema 26 repetido tres veces, con un pulsador en cada copia y una llave que las alimenta a todas. Lo nuevo es la escala: nueve nodos en lugar de tres, una docena de piezas y bastantes más formas de equivocarse.
Por eso este tema trata tanto del circuito como de la manera de trabajar. Un proyecto de este tamaño no se arma de una vez para ver si anda. Se arma por etapas, y cada etapa se prueba antes de agregar la siguiente.
- ¿Cómo se conectan tres LED a una sola pila?
- ¿Cuánta corriente entrega la pila en cada estado?
- ¿En qué orden conviene armarlo?
- ¿Cómo se sabe en qué parte está una falla?
02 · Diseño
El diseño
Qué tiene que hacer: con la llave general cerrada, cada pulsador enciende un color mientras se lo mantiene apretado. Con la llave abierta, no enciende nada.
| Nodo | Qué se junta ahí | Tensión esperada |
|---|---|---|
| A | El positivo de la pila y un contacto de la llave | 9 V siempre |
| B | El otro contacto de la llave y un contacto de cada pulsador | 9 V con la llave cerrada; 0 V con la llave abierta |
| D1, D2, D3 | El otro contacto de un pulsador y una pata de su resistor | 9 V mientras se aprieta ese pulsador |
| C1, C2, C3 | La otra pata del resistor y la pata larga de su LED | Unos 2 V mientras ese LED está encendido |
| GND | Las patas cortas de los tres LED y el negativo de la pila | 0 V |
Las cuentas
Cada rama es el circuito del Tema 26, así que sus números ya los conocés. Lo que hay que agregar es qué le pasa a la pila cuando alimenta más de una rama.
| Qué | Cuenta | Resultado |
|---|---|---|
| Corriente de una rama encendida | (9 V − 2 V) ÷ 470 Ω | ≈ 15 mA |
| Potencia en cada resistor | 7 V × 0,015 A | ≈ 0,1 W |
| Corriente de la pila, un color | 15 mA | 15 mA |
| Corriente de la pila, los tres a la vez | 15 + 15 + 15 | ≈ 45 mA |
| Duración de la pila, un color siempre encendido | 500 mAh ÷ 15 mA | ≈ 33 horas, en teoría (Tema 8) |
Lista de materiales
| Cantidad | Pieza | Valor o tipo |
|---|---|---|
| 1 | Pila con su broche | 9 V, alcalina |
| 1 | Llave deslizante | De tres patas |
| 3 | Pulsadores | Normal abierto, de cuatro patas |
| 3 | Resistores | 470 Ω, 1/4 W |
| 3 | LED de 5 mm | Rojo, amarillo y verde |
| 8 | Cables puente | Macho-macho |
| 1 | Protoboard | 400 puntos, con rieles a los dos lados |
03 · Concepto
Ramas en paralelo
Hasta ahora, todos los circuitos del curso tenían un solo camino. El semáforo tiene tres. Las tres ramas empiezan en el mismo nodo, B, y terminan en el mismo nodo, GND. Esa forma de conectar se llama paralelo, y tiene dos propiedades que alcanzan para este proyecto.
La tensión
Es la misma en todas las ramas
Cada rama está conectada directamente entre B y GND, así que cada una recibe los 9 V completos. Encender una rama no le quita tensión a las otras.
La corriente
Se suma
Cada rama toma su propia corriente, unos 15 mA. La pila entrega la suma de las ramas que estén encendidas en ese momento.
De ahí salen dos decisiones del diseño:
- Un resistor por LED
- Cada rama tiene que limitar su propia corriente. Con un solo resistor compartido por los tres LED, la corriente se repartiría entre los que estén encendidos: el brillo de cada uno cambiaría según cuántos haya, y un LED rojo y uno verde no se la repartirían en partes iguales.
- La llave general, antes de la división
- La llave está entre A y B, en el tramo por el que pasa la corriente de todas las ramas. Abrirla deja a las tres sin alimentación. Un pulsador, en cambio, está dentro de una rama y solo corta esa.
04 · Montaje
Montaje por etapas
Antes de insertar nada, la página del proyecto (Tema 28): esquema, lista de materiales y cuentas ya están en las secciones anteriores. Falta la tabla de montaje.
El reparto usa los cuatro rieles de la protoboard. Los de arriba llevan la pila: el riel + es el nodo A y el riel − es GND. El riel + de abajo se usa para el nodo B: es el positivo que ya pasó por la llave. Conviene marcarlo con un trozo de cinta que diga «B».
| Pieza | Agujeros | Nodos |
|---|---|---|
| Broche de la pila | Rojo al riel + de arriba, negro al riel − de arriba | A y GND |
| Cable | Riel + de arriba y a1 | A |
| Llave deslizante | c1, c2 y c3 | A y B (la pata de c3 queda libre) |
| Cable | a2 y riel + de abajo | B |
| Pieza | Rama roja | Rama amarilla | Rama verde |
|---|---|---|---|
| Pulsador, cruzando el canal | e5, e7, f5 y f7 | e13, e15, f13 y f15 | e21, e23, f21 y f23 |
| Cable desde el riel + de abajo | A j7 | A j15 | A j23 |
| Resistor de 470 Ω | a5 y a9 | a13 y a17 | a21 y a25 |
| LED | Larga en b9, corta en b10 | Larga en b17, corta en b18 | Larga en b25, corta en b26 |
| Cable al riel − de arriba | Desde a10 | Desde a18 | Desde a26 |
Las etapas
Cada etapa termina con una prueba. No se pasa a la siguiente hasta que la prueba da bien, y todo cambio se hace con la pila desconectada.
- 1Alimentación y llave.
Se arma la primera tabla. Prueba, con la pila conectada: tensión entre el riel + de abajo y el riel − de arriba. Tiene que marcar unos 9 V con la llave en una posición y 0 V en la otra. Se anota cuál es cuál.
- 2La rama roja, sin pulsador.
Resistor, LED y cable a masa, como en la tabla. El cable desde el riel + de abajo va, por ahora, directo a d5. Prueba: el LED enciende con la llave, y las tres mediciones del Tema 26 dan lo esperado.
- 3Las ramas amarilla y verde, sin pulsador.
Una por vez, con su cable provisorio a d13 y a d21, probando cada una al terminarla. Prueba final: los tres encendidos a la vez, con unos 7 V sobre cada resistor.
- 4Los pulsadores.
De a uno. Se inserta el pulsador cruzando el canal y se mueve el cable provisorio de esa rama a su lugar definitivo: de d5 a j7. Prueba: ese color enciende solo mientras se aprieta, y los otros no cambian.
- 5Operación y documento.
Se recorre la tabla de estados de la sección 07, se completan las mediciones en la página del proyecto y se anotan las fallas que hayan aparecido.
Si tu protoboard tiene los rieles partidos al medio (Tema 21), la rama verde queda en la segunda mitad: hay que unir las dos mitades de cada riel usado con un cable corto. Se comprueba con continuidad antes de empezar.
05 · Simulador
Operar el semáforo
El semáforo terminado, en forma de esquema. La llave general y los tres pulsadores se manejan con los botones o tocándolos en el dibujo. Junto a cada rama aparece la tensión del nodo entre el resistor y el LED, y abajo, lo que entrega la pila. Usalo para saber qué deberías ver y medir en tu montaje.
Llave general y tres pulsadores
corriente total = suma de las ramas
Desafíos (se marcan solos cuando los lográs):
- Hacé un ciclo completo con un solo color por vez: rojo, verde, amarillo y rojo otra vez.
- Encendé los tres a la vez y mirá cuánto entrega la pila.
- Con algún color encendido, abrí la llave general.
- Encontrá el resistor con el que un color encendido dura más de 60 horas.
Recorrido guiado
- 1Con la llave abierta, apretá un pulsador.
No pasa nada. El nodo B está en 0 V: sin la llave, ninguna rama tiene de dónde tomar corriente.
- 2Cerrá la llave y apretá el rojo.
Enciende, y la pila entrega unos 15 mA. El nodo entre su resistor y su LED queda cerca de 2 V.
- 3Sin soltar el rojo, apretá el amarillo.
El rojo no cambia de brillo ni de tensión. La corriente de la pila se duplica.
- 4Apretá los tres.
Unos 45 mA. Mirá cuánto duraría la pila así, comparado con un solo color.
- 5Compará las tres tensiones.
El verde se queda con un par de décimas más que el rojo, y por eso su corriente es apenas menor. Con el mismo resistor, colores distintos no dan exactamente lo mismo.
- 6Hacé la secuencia de un semáforo.
Rojo, verde, amarillo, rojo. Un solo color por vez.
Preguntas para pensar
- Al encender el amarillo, ¿por qué no cambia el brillo del rojo?
- ¿Qué diferencia hay entre soltar los tres pulsadores y abrir la llave general, si en los dos casos no enciende nada?
- Con resistores de 1 kΩ la pila dura más del doble. ¿Qué se pierde a cambio?
Ver respuestas sugeridas
- Porque cada rama está conectada directamente entre B y GND, y esa tensión no depende de lo que hagan las demás. La corriente del rojo la fijan su resistor y su LED. Lo que sí cambia es lo que entrega la pila.
- Con los pulsadores sueltos, el nodo B sigue en 9 V: el circuito está encendido y en espera, y cualquier pulsador responde. Con la llave abierta, B está en 0 V y los pulsadores no hacen nada. En los dos casos el consumo es cero.
- Brillo, aunque menos del que sugiere el número: con la mitad de corriente, el LED se ve algo menos intenso, no la mitad (Tema 26). En un indicador que se mira de cerca suele ser un buen cambio.
06 · Verificación
Verificación y fallas del proyecto
Con el semáforo armado, una ronda de mediciones por rama, con la punta negra en el riel − de arriba (Tema 27):
| Medición | Esperado | Rojo | Amarillo | Verde |
|---|---|---|---|---|
| Nodo B, llave cerrada | ≈ 9 V | Una sola medición: es el mismo nodo para las tres | ||
| Nodo D, pulsador apretado | ≈ 9 V | … | … | … |
| Nodo C, pulsador apretado | 1,8 a 2,3 V | … | … | … |
| Tensión del resistor (D − C) | ≈ 7 V | … | … | … |
| Corriente (tensión del resistor ÷ 470) | ≈ 15 mA | … | … | … |
Dónde buscar, según el síntoma
La estructura en ramas hace el diagnóstico más fácil que en un circuito de un solo camino. Lo primero es fijarse a cuántos colores afecta la falla:
| Síntoma | Dónde está | Qué revisar |
|---|---|---|
| No enciende ningún color | En la parte común: pila, llave o sus cables | Tensión en el riel + de arriba y después en el de abajo |
| Un color no enciende y los otros sí | En esa rama | Los nodos D y C de esa rama, como en el Tema 27 |
| Un color queda encendido sin apretar | En su pulsador | Si el resistor y el cable usan dos patas en diagonal |
| Un pulsador enciende otro color | En los cables que vienen del riel de B | A qué tira llega cada cable |
| La llave no apaga nada | En la llave o en el cable de B | Si la llave quedó girada, o si las ramas toman del riel + de arriba |
| Todos encienden, pero tenues | En la pila | Tensión entre los rieles de arriba con un color encendido |
| Funciona la mitad izquierda de la placa | En un riel partido al medio | Continuidad de punta a punta de cada riel |
07 · Operación
Operación y variantes
| Estado | Llave | Pulsador apretado | Enciende | Corriente de la pila |
|---|---|---|---|---|
| Apagado | Abierta | Cualquiera | Nada | 0 mA |
| En espera | Cerrada | Ninguno | Nada | 0 mA |
| Pare | Cerrada | Rojo | Rojo | ≈ 15 mA |
| Avance | Cerrada | Verde | Verde | ≈ 15 mA |
| Atención | Cerrada | Amarillo | Amarillo | ≈ 15 mA |
La secuencia de un semáforo es pare, avance, atención y otra vez pare. En este proyecto la recorrés vos, con los dedos. El circuito no impide apretar dos pulsadores a la vez: que haya un solo color encendido es una regla de uso, no algo que la electrónica garantice.
Variantes
- Sin pulsadores
- La versión de la etapa 3 ya es un proyecto completo: tres LED que se encienden juntos con la llave. Para elegir un color sin pulsadores, se deja un solo cable desde el riel de B y se lo cambia de rama a mano, siempre con la llave abierta.
- Con resistores de 1 kΩ
- La mitad de corriente y más del doble de duración. Es el cambio que conviene si el semáforo va a quedar armado como adorno.
- Con 5 V de un puerto USB
- Se recalcula: con 330 Ω circulan unos 9 mA por rama. Vale lo dicho en el Tema 26 sobre cómo obtener esos 5 V.
- Automático
- Para que la secuencia avance sola hace falta algo que cuente el tiempo y decida. Eso es un microcontrolador, y es el motivo por el que existe un curso más adelante en la ruta. El circuito de los LED va a ser este mismo.
08 · Práctica
Entrenador: decisiones de proyecto
Ocho situaciones sobre el diseño, el armado y las fallas del semáforo.
Diseñar, armar y revisar
1 / 8
Elegí una respuesta.
09 · Analogía para programadores
Una máquina de estados
- 1Cada rama es una función ya probada.
El semáforo llama tres veces a «LED con resistor», con un parámetro distinto: el color. No se vuelve a diseñar lo que ya funcionaba.
- 2Armar por etapas es integrar de a poco.
Cuando algo falla después de agregar una rama, la falla está en lo último que se agregó. Si se arma todo junto, puede estar en cualquier parte.
- 3El semáforo es una máquina de estados.
Tiene un conjunto fijo de estados, una salida para cada uno y un orden para pasar de uno a otro. Hoy las transiciones las hace tu mano.
- 4«Un solo color por vez» es una regla que nadie hace cumplir.
El circuito acepta dos pulsadores apretados. En un programa sería una condición que debería ser siempre verdadera y que nada verifica. Con un microcontrolador, la va a garantizar el código.
La secuencia se puede escribir ya, aunque todavía no haya dónde ejecutarla. Este programa recorre los estados y calcula cuánta carga de la pila usa. Cambiá los tiempos, o agregá un estado en el que enciendan el rojo y el amarillo juntos:
Python en tu navegador. Hacé clic dentro de un bloque para editarlo y usá el botón «Ejecutar Python». La primera vez se descarga el intérprete (Pyodide) y tarda unos segundos; después es inmediato.
ESTADOS = {
"pare": {"leds": ["rojo"], "segundos": 10, "siguiente": "avance"},
"avance": {"leds": ["verde"], "segundos": 10, "siguiente": "atencion"},
"atencion": {"leds": ["amarillo"], "segundos": 3, "siguiente": "pare"},
}
MA_POR_LED = 15
CAPACIDAD_MAH = 500
estado = "pare"
reloj = 0
carga_usada = 0
for paso in range(6):
actual = ESTADOS[estado]
print(f"t = {reloj} s: {estado} ({' + '.join(actual['leds'])})")
reloj += actual["segundos"]
carga_usada += MA_POR_LED * len(actual["leds"]) * actual["segundos"] / 3600
estado = actual["siguiente"]
print(f"En {reloj} s se usaron {carga_usada:.3f} mAh")
horas = CAPACIDAD_MAH / carga_usada * reloj / 3600
print(f"A este ritmo, la pila dura unas {round(horas)} horas")Agregá un estado en el que enciendan ["rojo", "amarillo"] juntos durante 2 segundos. ¿Cómo cambia la autonomía?
10 · Comprensión
Confusiones frecuentes
«Tres LED se reparten los 9 V: 3 V para cada uno»
Eso pasaría si estuvieran uno a continuación del otro, en un solo camino. En paralelo, cada rama está conectada entre los mismos dos nodos y recibe los 9 V completos.
«Con un solo resistor para los tres alcanza»
Con uno compartido, la corriente se reparte entre los LED encendidos. El brillo de cada uno dependería de cuántos haya, y dos LED de distinto color no se la reparten en partes iguales: el que necesita menos tensión se lleva casi todo.
«Lo armo entero y después veo»
Con todo armado, un LED apagado puede deberse a cualquiera de doce piezas. Armado por etapas, se debe a lo último que agregaste.
«Si encienden los tres, el proyecto está bien»
Una rama con un resistor de 10 kΩ también enciende, muy tenue. Cada rama se mide: unos 7 V sobre su resistor y unos 15 mA calculados.
«Los pulsadores sueltos y la llave abierta son lo mismo»
El resultado visible es igual, pero con la llave cerrada el nodo B sigue con tensión. Para modificar el montaje no alcanza con no apretar nada: se desconecta la pila.
«Más ramas le bajan la tensión a las otras»
En el diseño, no. En la práctica, una pila gastada sí baja su tensión cuando se le pide más corriente, y entonces los tres juntos brillan menos que uno solo. Es una señal de que hay que cambiarla.
11 · Práctica guiada
Ejercicios
Ejercicio 1: armar por etapas
Armá el semáforo siguiendo las cinco etapas. En el cuaderno, anotá el resultado de la prueba de cada etapa antes de empezar la siguiente.
Ver orientación
El ejercicio está cumplido si ninguna etapa empezó sobre una anterior sin probar. Si una prueba falló, anotá el síntoma, las mediciones y la causa: es la parte de «fallas y correcciones» de la página del proyecto.
Ejercicio 2: la ficha de verificación
Completá la ficha de la sección 06 con tus mediciones. Calculá la corriente de cada rama. ¿Cuál de los tres colores toma menos corriente?
Ver solución razonada
Un resultado típico: sobre los resistores, 7,2 V en el rojo, 7,1 V en el amarillo y 7,0 V en el verde. Divididos por 470 Ω dan 15,3, 15,1 y 14,9 mA. El verde suele tomar un poco menos, porque su LED se queda con algo más de tensión y le deja menos al resistor. Diferencias de ese tamaño son normales; una rama con 0,7 mA no lo es.
Ejercicio 3: cuánto dura
Un ciclo: rojo 10 segundos, verde 10 segundos, amarillo 3 segundos. Siempre hay un color encendido. ¿Cuánto dura la pila de 500 mAh? ¿Y si en lugar de eso quedan los tres encendidos todo el tiempo?
Ver solución
Con un color siempre encendido, la pila entrega 15 mA todo el tiempo, sin importar cuál sea: 500 ÷ 15 ≈ 33 horas. Con los tres encendidos entrega 45 mA: 500 ÷ 45 ≈ 11 horas. Son valores teóricos; una pila de 9 V rinde menos de lo que dice su etiqueta cuando la corriente sube (Tema 8).
Ejercicio 4: una falla en una rama
El rojo y el verde funcionan. El amarillo no enciende. Con su pulsador apretado medís: nodo B, 9,1 V; nodo D2, 9,1 V; nodo C2, 9,1 V; tira de la pata corta, 0 V. ¿Dónde está la falla y qué probás?
Ver solución
Que los otros dos funcionen descarta la pila y la llave. La tensión llega hasta C2 y del otro lado del LED hay 0 V: toda la tensión está sobre el LED amarillo, que no conduce. Lo más probable es que esté al revés. Se desconecta la pila, se lo da vuelta y se prueba. Si tampoco enciende, se lo cambia por otro.
Ejercicio 5: la página y la demostración
Completá la página del proyecto con sus seis partes. Después mostrale el semáforo a alguien: explicá para qué sirve cada pieza, hacé una medición delante de esa persona y dejá que lo opere.
Ver orientación
Explicar un circuito en voz alta es la mejor forma de descubrir qué parte todavía no entendés. Si podés decir por qué cada LED tiene su resistor y qué pasaría si la llave estuviera dentro de una rama, el proyecto está terminado.
12 · Síntesis
Ideas para recordar
- El semáforo es el circuito del LED con resistor, repetido en tres ramas en paralelo.
- En paralelo, todas las ramas reciben la misma tensión y sus corrientes se suman.
- Cada LED lleva su propio resistor.
- La llave general va en el tramo común; cada pulsador, dentro de su rama.
- Se arma por etapas, y cada etapa se prueba antes de seguir.
- Una falla que afecta a todos los colores está en la parte común; la que afecta a uno, en su rama.
- Un color encendido toma unos 15 mA; los tres, unos 45 mA.
¿Listo para el Tema 30?
Podés avanzar si sos capaz de responder esto sin mirar:
- Dibujar el esquema del semáforo y contar sus nodos.
- Decir qué tensión recibe cada rama y cuánta corriente entrega la pila con dos colores encendidos.
- Explicar por qué no se usa un solo resistor para los tres LED.
- Enumerar las etapas del montaje y la prueba de cada una.
- Decir dónde buscarías si no enciende ningún color, y dónde si falla uno solo.
Diseñaste, armaste, verificaste y documentaste un proyecto completo. Queda mirar el recorrido entero y lo que viene después. En el próximo y último tema: el cierre del curso y el puente al siguiente.