Modulo semaforo a LED per Arduino

Il modulo Modulo semaforo a LED per Arduino, può essere utilizzato per realizzare progetti con tre LED separati: luce rossa, verde e gialla, oppure insieme per simulare il lampeggio del semaforo tramite connessione esterna.
Il modulo che può essere alimentato con tensioni comprese tra 3.3V ~ 5V e compatibile con: Arduino, ESP, il sistema Raspberry Pi o Micro:bit.

Citazione dell’articolo nella sezione Arduino del blog di Elettronica In

Circuito elettrico del modulo semaforo a LED

La figura sotto riportata mostra il semplice schema circuitale per il controllo di tre LED di colori diversi (Rosso, Giallo e Verde) tramite un connettore comune.

Ecco una breve analisi tecnica dei componenti e del funzionamento:

Componenti Principali

Connettore J1: È il punto di ingresso dei segnali. Ha 4 pin:
- Pin 4 (R): Segnale positivo per il LED Rosso.
- Pin 3 (Y): Segnale positivo per il LED Giallo.
- Pin 2 (G): Segnale positivo per il LED Verde.
- Pin 1 (GND): Il comune (massa) che chiude il circuito per tutti i LED.
LED (R, Y, G): Tre diodi a emissione luminosa. Sono disposti in parallelo tra loro rispetto alla linea di alimentazione, ma ognuno ha il proprio ramo dedicato.
Resistenze di limitazione: Ogni LED è collegato in serie a una resistenza per evitare che la corrente eccessiva lo bruci. I valori indicati seguono la codifica standard per componenti SMD
- LED Rosso: Resistenza da 331 (330Ω).
- LED Giallo: Resistenza da 221 (220Ω).
- LED Verde: Resistenza da 470 (470Ω).

Funzionamento

Il circuito è configurato a catodo comune. Questo significa che:

Tutti i lati negativi dei LED (attraverso le resistenze) sono collegati insieme al pin GND (Pin 1).
Per accendere un LED, è necessario applicare una tensione positiva ai pin corrispondenti (4, 3 o 2).
La differenza nei valori delle resistenze serve probabilmente a bilanciare la luminosità percepita, poiché i LED di colori diversi hanno tensioni di soglia (V_f) ) diverse e diverse efficienze luminose.

Nota: Nel nostro caso essendo il circuito collegato a un microcontrollore (Arduino o altri), è sufficiente impostare i pin digitali su HIGH per accendere i singoli colori.

Pin di collegamento

Sul connettore d’uscita, ci sono i tre pin: R, Y, G per attivare i singoli LED che andranno connessi alle porte della scheda di controllo e un pin da collegare al pin GND .
La scheda di controllo potrà essere con tensione di uscita compresa tra 3,3 e 5V.

Dove trovare il modulo semaforo a LED

Il modulo semaforo a LED può essere trovato sito Futura Elettronica (codice 1606-HRS0538).
Nota: sulla bustine si trova un QR Code, basta inquadrarlo e si può accedere direttamente alla pagina del sito relativa al prodotto.

Possibili utilizzi del Modulo semaforo a LED

Un modulo semaforo è estremamente versatile, specialmente in ambito didattico, hobbistico e nei piccoli sistemi di automazione. Grazie alla sua configurazione a tre colori (Rosso, Giallo, Verde), si presta a diverse applicazioni pratiche.

NOTA: certamente in alcune applicazioni le dimensioni del modulo analizzato non è sufficiente ma sul mercato esistono equivalenti per il campo industriale.

Ecco dei possibili esempi di utilizzo:

Apprendimento e progetti educativi (Arduino/Raspberry Pi)

È il classico componente per chi inizia a programmare microcontrollori.

Simulazione di un incrocio: Programmare la sequenza temporizzata dei colori (Verde → Giallo → Rosso).
Gestione degli interrupt: Usare un pulsante per simulare la richiesta di attraversamento pedonale, cambiando lo stato del semaforo.
Logica booleana: Imparare a gestire più uscite digitali contemporaneamente.

Indicatori di stato nei processi industriali o domotici

Il modulo può fungere da interfaccia visiva immediata per monitorare un sistema:

Monitoraggio ambientale:
- Verde: Qualità dell’aria/Temperatura ottimale
- Giallo: Attenzione, soglia critica in avvicinamento.
- Rosso: Allarme o superamento dei limiti.
Stato di una stampante 3D o CNC: Per indicare se la macchina è pronta (Verde), in lavorazione (Giallo) o in errore/blocco (Rosso).

Sistemi di parcheggio assistito

Utilizzando il modulo insieme a un sensore di distanza a ultrasuoni (come l’HC-SR04), si può creare un indicatore per il garage:

Verde: L’auto è lontana dalla parete.
Giallo: L’auto è vicina, procedere con cautela.
Rosso: Stop immediato (distanza minima raggiunta).

Gestione code e accessi

In piccoli uffici o studi medici, il modulo può essere usato per gestire il flusso di persone:

Verde: Avanti, la stanza è libera.
Giallo: Attendere un istante (il professionista sta terminando).
Rosso: Occupato, non entrare.

Modellismo ferroviario

Gli appassionati di trenini elettrici utilizzano questi moduli per creare segnaletica ferroviaria realistica lungo i binari, sincronizzandoli con la posizione del treno per evitare “collisioni” virtuali tra i convogli sul plastico.

Tabella riassuntiva dei significati standard

Colore	Significato Tipico	Azione Suggerita
Rosso	Errore / Pericolo / Stop	Fermarsi o intervenire subito
Giallo	Attesa / Transitorio	Prestare attenzione
Verde	OK / Operativo / Libero	Procedere normalmente

Collegamento con Arduino

Componenti necessari


Scheda Arduino UNO	Modulo semaforo a LED per Arduino

Schema dei collegamenti

Lo schema dei collegamenti è molto semplice in quanto sarà sufficiente inserire il Modulo semaforo a LED, in modo che il pin GND corrisponda al pin 2 di Arduino.

E il pin di GND?

Come vedete nello schema il pin GND non risulta collegato al pin GND di arduino. In questo caso si è utilizzato un trucco molto utile quando si vuole semplificare il cablaggio o quando i pin di massa (GND) fisici sulla scheda sono già tutti occupati.
Inn questo caso si è configurato il pin 2 come OUTPUT e lo si è forzato a livello LOW tramite software. In questo modo il pin si comporterà come un “massa virtuale”.
Nota tecnica importante: Un singolo pin di Arduino può assorbire (sink) al massimo circa 20-40mA. Poiché il modulo “Traffic Light” accende un LED alla volta (o comunque LED con resistenze integrate), il pin 2 dovrebbe reggere senza problemi. Evitate però di collegarci componenti che richiedono molta potenza.

Programma di test

Ogni LED (rosso, giallo, verde) lampeggia alcune volte singolarmente
Breve pausa con tutti i LED spenti
Il ciclo ricomincia
Sono inseriti dei commenti per spiegare ogni fase

int redpin = 3;        // Pin LED rosso
int yellowpin = 4;     // Pin LED giallo
int greenpin = 5;      // Pin LED verde
int VIRTUAL_GND = 2;   // Pin usato come GND virtuale

int lampeggi = 5;      // Numero di lampeggi per ogni LED
int tempoOn = 300;     // Tempo LED acceso (ms)
int tempoOff = 300;    // Tempo LED spento tra un lampeggio e l'altro (ms)

void setup() {
  // Impostazione dei pin come uscite
  pinMode(redpin, OUTPUT);
  pinMode(yellowpin, OUTPUT);
  pinMode(greenpin, OUTPUT);
  
  // Configurazione del PIN 2 come GND virtuale
  pinMode(VIRTUAL_GND, OUTPUT);
  digitalWrite(VIRTUAL_GND, LOW);

  // Spegne tutti i LED all'avvio
  digitalWrite(redpin, LOW);
  digitalWrite(yellowpin, LOW);
  digitalWrite(greenpin, LOW);
}

void loop() {

  // ----- FASE 1: Lampeggio LED ROSSO -----
  for (int i = 0; i < lampeggi; i++) {
    digitalWrite(redpin, HIGH);   // Accende LED rosso
    delay(tempoOn);
    digitalWrite(redpin, LOW);    // Spegne LED rosso
    delay(tempoOff);
  }

  // ----- FASE 2: Lampeggio LED GIALLO -----
  for (int i = 0; i < lampeggi; i++) {
    digitalWrite(yellowpin, HIGH);  // Accende LED giallo
    delay(tempoOn);
    digitalWrite(yellowpin, LOW);   // Spegne LED giallo
    delay(tempoOff);
  }

  // ----- FASE 3: Lampeggio LED VERDE -----
  for (int i = 0; i < lampeggi; i++) {
    digitalWrite(greenpin, HIGH);  // Accende LED verde
    delay(tempoOn);
    digitalWrite(greenpin, LOW);   // Spegne LED verde
    delay(tempoOff);
  }

  // ----- FASE 4: Pausa con tutti i LED spenti -----
  digitalWrite(redpin, LOW);
  digitalWrite(yellowpin, LOW);
  digitalWrite(greenpin, LOW);
  delay(1000);   // Pausa di 1 secondo

  // Il ciclo loop() ricomincia automaticamente
}

int redpin = 3; // Pin LED rosso

int yellowpin = 4; // Pin LED giallo

int greenpin = 5; // Pin LED verde

int VIRTUAL_GND = 2; // Pin usato come GND virtuale

int lampeggi = 5; // Numero di lampeggi per ogni LED

int tempoOn = 300; // Tempo LED acceso (ms)

int tempoOff = 300; // Tempo LED spento tra un lampeggio e l'altro (ms)

void setup() {

// Impostazione dei pin come uscite

pinMode(redpin, OUTPUT);

pinMode(yellowpin, OUTPUT);

pinMode(greenpin, OUTPUT);

// Configurazione del PIN 2 come GND virtuale

pinMode(VIRTUAL_GND, OUTPUT);

digitalWrite(VIRTUAL_GND, LOW);

// Spegne tutti i LED all'avvio

digitalWrite(redpin, LOW);

digitalWrite(yellowpin, LOW);

digitalWrite(greenpin, LOW);

}

void loop() {

// ----- FASE 1: Lampeggio LED ROSSO -----

for (int i = 0; i < lampeggi; i++) {

digitalWrite(redpin, HIGH); // Accende LED rosso

delay(tempoOn);

digitalWrite(redpin, LOW); // Spegne LED rosso

delay(tempoOff);

}

// ----- FASE 2: Lampeggio LED GIALLO -----

for (int i = 0; i < lampeggi; i++) {

digitalWrite(yellowpin, HIGH); // Accende LED giallo

delay(tempoOn);

digitalWrite(yellowpin, LOW); // Spegne LED giallo

delay(tempoOff);

}

// ----- FASE 3: Lampeggio LED VERDE -----

for (int i = 0; i < lampeggi; i++) {

digitalWrite(greenpin, HIGH); // Accende LED verde

delay(tempoOn);

digitalWrite(greenpin, LOW); // Spegne LED verde

delay(tempoOff);

}

// ----- FASE 4: Pausa con tutti i LED spenti -----

digitalWrite(redpin, LOW);

digitalWrite(yellowpin, LOW);

digitalWrite(greenpin, LOW);

delay(1000); // Pausa di 1 secondo

// Il ciclo loop() ricomincia automaticamente

}

Cosa vedrete

Esempi di utilizzo

Sotto sono riportati alcuni esempi di utilizzo, anche se il modulo è diverso la piedinatura è identica

Modulo semaforo a LED per Arduino