Для начала разберемся что такое светодиод и как он работает. Светодиод — это полупроводниковый элемент, который, при прохождении через него электрического тока излучает свет. Светодиод пропускает ток только в одном направлении от анода к катоду. Подробнее на вики. Это значит что при подключении необходимо соблюдать полярность.
Также нужно учитывать, что для каждого светодиода существует допустимая сила тока. Узнать параметры светодиода можно у производителя или продавца.
Узнать полярность светодиода можно по нескольким признакам:
- Нога анода (+) обычно чуть длиннее
- Пластиковый бортик светодиода может быть немного усечен со стороны катода (-)
- Если присмотреться то внутри пластика можно увидеть 2 части светодиода. Анод (+) обычно меньше
- Можно использовать мультиметр в режиме прозвонки. Светодиод пропускает ток только от анода (+) к катоду (-)
- Можно подключить к питанию (подходящему по силе тока и напряжению). Если светодиод не светится, значит подключен не той стороной. Просто переверните его.
#7 Переключение светодиода одной кнопкой (Arduino Uno).
Теперь поговорим о подключении светодиода к плате Ардуино. Цифровые пины Ардуино способны выдавать ток до 40 мА, но для большинства светодиодов это слишком много. Самые простые и дешевые светодиоды обычно имеют значение предельно допустимого тока в 20 мА. Это значит, что подключив светодиод напрямую к пину Ардуинки, он быстро выйдет из строя.
Что бы этого не произошло необходимо использовать токоограничивающий резистор. Можете почитать статью о резисторах, где я рассказывал про токоограничивающие резисторы и расчет необходимого номинала. Так же вам может пригодиться онлайн калькулятор маркировки резисторов для того, что бы найти или купить постоянные резисторы нужного номинала.
Расчет постоянного резистора для светодиода
Выход ардуино имеет напряжение 5 вольт и способен подать ток гораздо выше допустимого для светодиода. Так же необходимо учитывать, что сопротивление светодиода и без того низкое, так еще и падает во время работы.
Используя закон Ома мы можем увидеть, что сила тока будет расти при падении сопротивления и при одинаковом напряжении. Это значит что светодиод требующий 20 мА для работы, будет пропускать через себя более сильный ток и попросту сгорит. Тут то нам и поможет обычный постоянный резистор.
Что бы вычислить необходимый номинал резистора нам необходимо знать характеристики источника питания и характеристики светодиода. А характеристики светодиода можно посмотреть в его техническом описании, или спросить у продавца. Обычно это ток 20 мА и падение напряжения 2 В.
- Vps — напряжение источника питания (5 Вольт)
- Vdf — падение напряжения на светодиоде (2 Вольта)
- If — номинальный ток светодиода (20 миллиампер или 0.02 Ампера)
Теперь подставим наши данные в формулу закона Ома для расчета сопротивления. Если кто забыл то напомню: R = U / I (сопротивление равно напряжению деленному на силу тока). Подставляем наши данные: R = (Vps — Vdf) / If = (5В — 2В) / 0.02А = 150 Ом
1. Светодиод включаем кнопкой. (Только программирование, без сборки)
Теперь мы просто берем резистор на 150 Ом и ставим его перед или после светодиода (без разницы).
Как подключить светодиод к Ардуино
Для надёжной сборки устройств создаются печатные платы, на что уходит много времени. Для быстрой сборки электрических схем без пайки используют макетную плату (breadboard). Под слоем пластика на макетной плате находятся медные пластины-рельсы (дорожки), выложенные по простому принципу (смотри фото). Дорожки служат для создания контакта между радиоэлементами и проводами.
Быстрая сборка схем на макетной плате
Соберите схему подключения светодиода к Arduino, как на фото ниже
Для чего светодиод включают к Ардуино с резистором? Дело в том, что в светодиоде стоит кристалл который боится больших токов. Резистор призван ограничивать силу тока (Амперы), чтобы светодиод не перегорел. Большой ток губителен для светодиода, меньший ток (благодаря подключению резистора) обеспечивает длительную работу. Чтобы подключить светодиод к Ардуино без резистора, используйте 13 порт.
Подключите плату Arduino к компьютеру при помощи USB провода
Если у вас не установлена программа Arduino IDE, то скачайте последнюю версию на официальном сайте www.arduino.cc. С помощью USB кабеля производится запись программ, также плата получает питание от компьютера. Если требуется автономная работа электронного устройства, то плату можно запитать от батарейки или блока питания на 7-12 В. При подаче питания на плате загорится светодиод индикации.
Откройте программу Arduino IDE и проверьте подключение платы
Шаг 1. Зайдите в основном меню «Инструменты -> Плата». Если плата Arduino определилась неправильно, то выберите необходимый тип, например, Arduino Uno.
Шаг 2. Установите порт (кроме COM1) подключения в меню «Инструменты -> Порт», так как при подключении Ардуино к ПК создается виртуальный COM-порт.
Скетч для включения светодиода от Ардуино
void setup() < pinMode(13, OUTPUT); // объявляем пин 13 как выход > void loop() < digitalWrite(13, HIGH); // зажигаем светодиод delay(1000); // ждем 1 секунду digitalWrite(13, LOW); // выключаем светодиод delay(1000); // ждем 1 секунду >
Подключение светодиодов к другим портам производится по схеме, размещенной выше (подключение резистора к светодиодам также необходимо). А в скетче требуется изменить номера портов, к которым подключены светодиоды. При этом сколько вы используете светодиодов в схеме, столько и раз следует прописать команды pinMode .
Скопируйте код под фото и вставьте свой первый скетч в программу
Перед загрузкой программы в микроконтроллер можно выполнить проверку (компиляцию), на наличие ошибок в коде. В случае обнаружения ошибки — будет получено сообщение в нижнем окошке Arduino IDE. В любом случае, при загрузке скетча, сначала происходит проверка и компиляция программы. При компиляции происходит перевод программы в двоичный код, понятный микроконтроллеру.
Загрузите скетч в Arduino, нажав на кнопку «Вгрузить» (смотри фото)
Перед загрузкой программы в микроконтроллер, потребуется сохранить скетч на компьютере. Нажмите «Сохранить» в появившемся окне и начнется загрузка.
Пояснения к коду:
- процедура setup выполняется при запуске микроконтроллера один раз. Используется для конфигурации портов микроконтроллера и других настроек;
- после выполнения setup запускается процедура loop , которая выполняется в бесконечном цикле. Это мы используем, чтобы светодиод мигал постоянно;
- процедуры setup и loop должны присутствовать в любой программе (скетче), даже если вам не нужно ничего выполнять в них — пусть они будут пустые, просто не пишите ничего между фигурными скобками.
Источник: xn--18-6kcdusowgbt1a4b.xn--p1ai