Подключение светодиода к Ардуино: схема, как зажечь, особенности управления
Платформа Ардуино пользуется бешеной популярностью во всем мире. Идеальный инструмент для первых шагов в освоении программирования и управления «железом». С ростом навыков можно наращивать архитектуру, добавляя периферийные платы, и создавать более сложные системы, работающие под управлением более сложных программ. Для первоначального обучения подойдут платы Arduino Uno и Arduino Nano. На их примере рассмотрено подключение светодиода к Ардуино.
Что такое Ардуино Уно и Ардуино Нано
Основой платы Ардуино Уно является микроконтроллер ATmega328. На ней также установлены дополнительные элементы:
- кварцевый резонатор;
- кнопка сброса;
- разъем USB;
- интегральный стабилизатор напряжения;
- разъем питания;
- несколько светодиодов для индикации режимов;
- микросхема связи для USB-канала;
- разъем для внутрисхемного программирования;
- еще несколько активных и пассивных элементов.
Все это позволяет сделать первые шаги, не пользуясь паяльником, и избежать этапа изготовления печатной платы. Запитывается блок от внешнего источника напряжения 7..12 В или через USB-разъем. Через него же модуль подключается к ПК для загрузки скетча. На плате имеется источник напряжения 3,3 В для питания внешних устройств. Для работы доступно 6 аналоговых входов, 14 цифровых выводов общего назначения. Нагрузочная способность цифрового вывода при питании от 5 В составляет 40 мА. Это означает, что к нему непосредственно можно подключить светодиод через ограничительный резистор.
Arduino Uno.Плата Ардуино Нано полностью совместима с Уно, но меньше размером и имеет некоторые отличия и упрощения, указанные в таблице.
| Плата | Контроллер | Разъем для внешнего питания | Микросхема для связи по USB | Разъем USB |
|---|---|---|---|---|
| Arduino Uno | ATmega328 | Есть | ATmega8U2 | USB A-B |
| Arduino Nano | ATmega328 | Нет | FT232RL | micro USB |
Различия не принципиальны и для темы обзора значения не имеют.
Что нужно, чтобы подключить LED к плате Arduino
Вариантов подключения светодиода два. Для целей обучения можно выбрать любой.
- Использовать встроенный светодиод. В этом случае не понадобится больше ничего, кроме кабеля для подключения к ПК через разъем USB – для питания и программирования. Внешний источник напряжения для запитывания платы применять бессмысленно: потрeбляемый ток невелик.Шнур USB A-B для подключения Arduino Uno к ПК.
- Подключить внешние светодиоды. Здесь дополнительно понадобятся:
- сам светодиод;
- токоограничивающий резистор мощностью 0,25 Вт (или больше) номиналом 250-1000 Ом (в зависимости от LED) ;
- провода и паяльник для подключения внешней цепи.
LED подключаются катодом к любому цифровому выводу микроконтроллера, анодом на общий провод через балластное сопротивление. При большом количестве светодиодов может понадобиться и дополнительный источник питания.
Можно ли подключить несколько LED к одному выводу
Может возникнуть необходимость подключить к любому из выводов внешний светодиод или группу LED. Нагрузочная способность одного вывода микроконтроллера, как упоминалось, невелика. К нему можно непосредственно подключить параллельно один-два светодиода с током потрeбления 15 мА. Испытывать живучесть вывода нагрузкой на грани возможности или превышающей ее не стоит. Лучше применить ключ на транзисторе (полевом или биполярном).
Подключение LED через транзисторный ключ на биполярном триоде.Резистор R1 надо выбрать так, чтобы ток через него не превысил нагрузочную способность вывода. Лучше взять половину или меньше от максимума. Так, чтобы установить умеренный ток в 10 мА, сопротивление при 5 вольтах питания должно составлять 500 Ом.
У каждого светодиода должен быть свой балластный резистор, заменять его одним общим нежелательно. Rбал выбирается так, чтобы установить через каждый светодиод его рабочий ток. Так, для напряжения питания 5 вольт и тока в 20 мА, сопротивление должно быть 250 Ом или ближайшее стандартное значение.
Надо следить, чтобы общий ток через коллектор транзистора не превысил его максимальное значение. Так, для транзистора КТ3102 наибольший Ik должен быть ограничен на уровне 100 мА. Это означает, что к нему можно подключить не более 6 LED с током 15 мА. Если этого недостаточно, надо применить более мощный ключ. Это единственное ограничение для выбора транзистора структуры n-p-n в такую схему. Еще здесь теоретически надо учесть коэффициент усиления триода, но для данных условий (входной ток 10 мА, выходной 100) он должен быть всего лишь не меньше 10. Такой h21э может выдать любой современный транзистор.
Такая схема подойдет не только для умощнения выхода микроконтроллера по току. Так можно подключать достаточно мощные исполнительные механизмы (реле, соленоиды, электродвигатели) питающиеся от повышенного напряжения (например, 12 вольт). При расчете надо взять соответствующее значение напряжения.
Также для выполнения ключей можно применять MOSFET-транзисторы, но они для открытия могут потребовать напряжения выше, чем может дать выход Ардуино. В этом случае надо предусматривать дополнительные цепи и элементы. Чтобы этого избежать, надо применять так называемые «цифровые» полевые транзисторы – им достаточно 5 вольт для открытия. Но они менее распространены.
Управление светодиодом программным способом
Простое подключение светодиода к выходу микроконтроллера мало что дает. Надо освоить управление светодиодом от Arduino программным способом. Сделать это можно на языке Ардуино, который выполнен на основе С (Си). Этот язык программирования представляет собой адаптацию Си для первоначального обучения. После его освоения переход на С++ будет несложным. Чтобы писать скетчи (так называются программы для Ардуино) и отлаживать их вживую, надо выполнить следующее:
- установить среду Arduino IDE на персональный компьютер;
- возможно, придется установить драйвер для микросхемы связи по USB;
- подключить плату к ПК с помощью шнура USB-microUSB.
Симуляция работы Ардуино с подключенным светодиодом в Proteus 8.23.Для отладки простых программ и схем можно использовать компьютерные симуляторы. Имитацию работы плат Ардуино Уно и Нано поддерживает, например, Proteus (начиная с версии 8). Удобство симулятора в том, что невозможно вывести из строя железо при ошибочно собранной схеме.
Скетчи состоят из двух модулей:
- setup – выполняется один раз при запуске программы, инициализирует переменные и режимы работы железа;
- loop – выполняется циклически после блока setup до бесконечности.
Для подключения светодиода можно использовать любой из 14 свободных выводов (пинов), которые часто неправильно называют портами. На самом деле порт представляет собой, упрощенно говоря, группу выводов. Пин является всего лишь элементом.
Пример управления рассмотрен для вывода 13 – к нему уже на плате подключен светодиод (через усилитель-повторитель на плате Uno, через резистор у Nano). Для работы с выводом порта его надо настроить в режимах входа или выхода. Это удобно делать в теле setup, но не обязательно – назначение вывода можно менять динамически. То есть, в процессе выполнения программы порт может работать то на ввод, то на вывод данных.
Инициализация пина 13 Ардуино (вывод PB5 порта B микроконтроллера ATmega 328) выглядит следующим образом:
void setup ()
{
pinMode (13, Output) ;
}
После выполнения этой комaнды вывод 13 платы будет работать в режиме выхода, по умолчанию на нем будет низкий логический уровень. В процессе выполнения программы в него можно записывать ноль или единицу. Запись единицы выглядит так:
void loop ()
{
digitalWrite (13, HIGH) ;
}
Теперь на выводе 13 платы установится высокий уровень – логическая единица, и ее можно использовать, чтобы зажечь светодиод.
Чтобы погасить светодиод, надо установить выход в ноль:
digitalWrite (13, LOW) ;
Так, записывая поочередно единицу и ноль в соответствующий бит регистра порта, можно управлять внешними устройствами.
Теперь можно усложнить программу на Ардуино для управления светодиодом и научиться мигать светоизлучающим элементом:
void setup ()
{
pinMode (13, Output) ;
}
void loop ()
{
digitalWrite (13, HIGH) ;
delay(1000) ;
digitalWrite (13, LOW) ;
delay(1000) ;
}
Комaнда delay(1000) создает задержку в 1000 миллисекунд или в одну секунду. Изменяя это значение, можно менять частоту или скважность мигания LED. Если подключается внешний светодиод к другому выводу платы, то и в программе вместо 13 надо указать номер выбранного пина.
Для наглядности рекомендуем серию видеороликов.
Освоив подключения LED к Ардуино и научившись им управлять, можно переходить на новый уровень и писать другие, более сложные программы. Например, можно научиться переключать кнопкой два или более светодиода, изменять частоту мигания посредством внешнего потенциометра, регулировать яркость свечения с помощью ШИМ, изменять цветность RGB-излучателя. Уровень задач ограничивается только фантазией.
Комментарии:
Читайте здесь, как своими руками изготовить светильник из бутылки, какие его виды бывают и где они используются, как своими руками сделать ночник, лампу и настенное бра из бутылки, какие материалы и инструменты для этого потребуются и как выглядят этапы их сборки....
17 04 2024 9:10:40
Монтаж светильников в натяжной потолок — особенности, как правильно сделать своими руками, необходимые материалы и инструменты. Разновидности светильников для натяжного полотна, как крепить накладные лампочки, люстры и светодиодные полосы....
16 04 2024 6:17:43
Tрaнcформатор для светодиодной ленты: как выбрать, какие виды трaнcформаторов бывают, как подключить - способы со схемами и фото....
15 04 2024 9:12:10
В этой статье мы поговорим про лампы светодиодные уличного освещения, и про то, как их можно применять и гармонично вписывать в архитектуру и ландшафт....
14 04 2024 20:54:31
Читайте, что представляет собой система адаптивного освещения автомобиля. Узнайте, как она устроена, принцип работы, разновидности комплексов адаптивной подсветки. Основные достоинства и недостатки, стоимость и прочие особенности системы....
13 04 2024 10:18:43
Узнайте, что такое проверка диода и в чем заключается ее особенность. Выясните, каким прибором производится измерение и можно ли дать оценку работоспособности элемента без выпаивания его из схемы....
12 04 2024 14:39:15
Что такое лампа и как она устроена? Конструкция, принцип роботы и где используются лампы? Какие есть виды ламп и какая их хаpaктеристики в роботе? Из чего состоит лампа накалывание и как это зависит на электропотрeблении?...
11 04 2024 21:30:31
Розетки для интернета в последнее время находят все большее число приверженцев. Ведь они позволяют обеспечить надежное интернет соединение в любом удобном для вас месте. И в отличии от разных беспроводных сетей будут обеспечивать бесперебойное соединение в любое время суток и при любой погоде....
10 04 2024 10:49:10
Основные принципы освещения торгового зала — какие используются виды, нормы по СНиП. Как правильно рассчитать требуемое освещение в помещении магазина. Ошибки при организации, на что обратить внимание....
09 04 2024 11:17:56
Узнайте, должна ли нагреваться во время работы светодиодная лента. Читайте, каковы возможные причины перегрева и в каких пределах он допустим. Уточните для себя, что можно предпринять для снижения избыточного выделения тепловой энергии....
08 04 2024 0:53:52
Читайте, как выбрать расстояние между точечными светильниками на натяжном полотне. Узнайте, какие факторы влияют на выбор схемы расположения, чем принято руководствоваться при определении количества светильников....
07 04 2024 18:42:41
Читайте здесь о конструкции и принципе работе ламп накаливания. Узнайте, какие виды устройств существуют в зависимости от формы колбы, ее покрытия, наполнения, функционального назначения. Смотрите, как расшифровать маркировку лампочек с нитью накала...
06 04 2024 21:44:17
Турция представила свою продукцию на нашем рынке более 15 лет назад. В то время бытовые устройства были дешёвыми, но очень надёжными. В настоящее время турецкие...
05 04 2024 20:56:41
Читайте здесь, что такое светодиоды АЛ307, какими техническими хаpaктеристиками они обладают и где применяются, какова их маркировка цвета и соответствующая ей длина волны излучения, а также какими размерами и хаpaктеристиками цоколевки они обладают....
04 04 2024 8:29:35
Узнайте, что такое световой поток, с каких единицах измеряется и как показатели используются при расчете системы освещения. Читайте, какая связь существует между ваттом и люменом, люксом и люменом, канделой и люменом. Нужны ли эти показатели при замене лампочки в светильнике, как они используются при создании новой системы освещения....
03 04 2024 13:47:48
Замена лампы ближнего света форд фокус 2. Какие отличия у рестайлинговой модели. Выбор производителя и процесс установки в фару....
02 04 2024 17:36:21
В чем разница УФ-лампы и лед лампы? Какие их особенности, плюсы и минусы. Принцип работы и отличительные признаки. Срок службы каждой из ламп....
01 04 2024 1:17:43
Светильники для аварийного освещения сейчас достаточно широко представлены на рынке. Но в виду специфичности данной темы разобраться в их комплектации и назначении обычному обывателю достаточно сложно....
31 03 2024 10:53:13
Читайте, что из себя представляет светодиодная лампа Т8, чем отличается от люминесцентной. Узнайте, какие преимущества и недостатки у этих источников света. Какие критерии необходимо учитывать при выборе. Когда покупать лампу с встроенным драйвером, когда – с отдельным. Когда для подключения лучше пригласить электрика....
30 03 2024 2:39:36
Узнайте, что представляет собой процесс пайки и какие особенности существуют для SMD светодиодов. Уточните для себя, какие существуют способы и технологии пайки. Читайте, как выполняется процеДypa, необходимые инструменты и порядок действий....
29 03 2024 13:50:34
Прочитайте, как самостоятельно подключить лампочку к электрической сети через выключатель. Какие виды переключателей бывают, по какой схеме они включаются. Как сделать монтаж своими руками....
28 03 2024 5:22:44
Как выкрутить лампочку: особенности для лопнувшей лампочки. Почему лампочка может прикипать и деформироваться в патроне. Порядок выкручивания лампы из подвесного потолка. Меры безопасности при проведении работ по вытаскиванию....
27 03 2024 16:26:35
Правила пользования люминесцентными лампами. Сколько ртути в люминесцентной лампе? Ликвидация последствий от разбитой лампы. Что делать категорически нельзя? Проявления отравления ртутью....
26 03 2024 1:35:33
И такие ТВ розетки хорошо вписываются в данную тенденцию. Но при выборе и монтаже таких, казалось бы, незамысловатых устройств, часто допускают серьезные ошибки, в связи с чем портится телевизионный сигнал и многие разочаровываются в современных технологиях. Поэтому в нашей статье мы рассмотрим не только то, как подключается розетка телевизионная накладная, но и выбор и схемы подключения таких розеток....
25 03 2024 21:58:26
Инвертор 12 в 220 Вольт для автомобилей: как выбрать автомобильный инвертор, особенности использования, правила подключения....
24 03 2024 0:35:26
Смотрите идеи и читайте инструкцию, как сделать люстру из дерева своими руками. Варианты самодельных потолочных светильников под старину, из веток, фанеры. Много фото оригинальных деревянных изделий, которые можно создать в домашних условиях....
23 03 2024 20:14:52
Подсветка телевизора светодиодной лентой своими руками: подробное руководство по монтажу лед-подсветки за телевизором. Фото, схемы....
22 03 2024 15:36:57
Освещение придомовой территории частного дома — особенности и возможные нюансы, каким требованиям должно соответствовать. Основные зоны подсветки участка загородного дома, необходимое и дополнительное освещение....
21 03 2024 7:52:36
Как выбрать болгарку? Чтобы была безопасна и при этом максимально функциональна?...
20 03 2024 5:24:18
Читайте, как правильно выбирать люстру под разные виды потолка, площадь. Варианты светильников с разными типами ламп. Какую модель подобрать в зал, детскую комнату, кухню, гостиную и другие помещения в доме. Описание и фото разных решений в интерьере....
19 03 2024 3:39:36
Приветствуем читателей нашего сайта. Представляем вашему вниманию статью - уроки освещения в 3ds max....
18 03 2024 19:14:15
Высоким спросом пользуется опора освещения металлическая. Виды, особенности и способы изготовления таких конструкций, подскажет статья....
17 03 2024 16:35:36
Сегодня мы с вами поговорим про монтаж уличного освещения, разберем все рабочие этапы и разработку проекта. Тема будет интересной, так что наливаем чаек и внимательно читаем....
16 03 2024 14:15:26
Узнайте, что представляет собой регулятор света, каковы особенности его конструкции и принцип работы. Выясните, где наиболее часто применяются приборы этого вида. Классификация диммеров. Основные преимущества и недостатки устройств с регулировкой....
15 03 2024 10:20:49
Освещение в слесарной мастерской — особенности, какое должно быть, основные требования. Правила зонирования слесарных мастерских, нормы освещенности для разных зон....
14 03 2024 19:22:26
Читайте здесь, какими преимуществами и недостатками обладают светодиодные лампы, каков основной принцип их работы и в чем состоит особенность технологии свечения, а также каковы их главные достоинства и недостатки....
13 03 2024 20:52:40
Выбор сегодняшней темы пал на ТВ на кронштейне, а именно, как спрятать провода от телевизора на стене....
12 03 2024 3:32:50
Смотрите здесь, почему светодиодные лампы после выключения продолжают тускло гореть. Читайте причины свечения отключенных светодиодов и методы их устранения, и узнайте ее зависимость от схемы электропитания.Сохраните себе советы по выбору светодиодных ламп, которые не будут тускло гореть при отсутствии питания....
11 03 2024 0:31:17
234) Как выполняется расчет сечения провода по мощности...
10 03 2024 13:48:16
Если у вас случилось так, что сигнал кабель передавать перестал, но в запасе имеется другой, с которого можно снять рабочие коннекторы, то вам осталось узнать, как спаять кабель HDMI, и продолжить пользоваться всеми преимуществами цифрового телевидения....
09 03 2024 12:27:48
Читайте, какие SMD светодиоды самые популярные, где и в каком виде используются. Узнайте, чем они отличаются друг от друга и как выбрать оптимальный вариант. Плюсы и минусы изделий из СМД светодиодов, сфера применения, особенности покупки через интернет....
08 03 2024 22:29:57
Освещение в больницах и других медицинских учреждениях должно соответствовать ряду требований и регламентируется законодательством. При составлении проекта нужно подобрать оптимальную цветовую температуру, а также правильно расположить светильники....
07 03 2024 4:15:37
Сверление отверстий в бетоне под розетки дело не простое, особенно при отсутствии специального оборудования....
06 03 2024 7:33:38
Читайте здесь, что такое led-driver, какое назначение он имеет для подсоединения светодиодного светильника, каков принцип его работы, какими основными параметрами он обладает, какие модификации существуют, чем он отличается от светодиодного блока питания, по каким параметрам его нужно выбирать и как правильно его включить в схему, соблюдая полярность входа и выхода....
05 03 2024 3:34:47
Смотрите здесь, как самому сделать потолок с подсветкой из гипсокартона, как поэтапно смонтировать потолок с подсветкой, как организовать скрытое освещение, со схемами и вариантами. Подсветка потолка придаст комнате интересный и необычный вид, сделает ее оригинальной и запоминающейся, улучшит некоторые хаpaктеристики помещения....
04 03 2024 17:18:19
Читайте здесь, как можно самому заменить люстру на натяжном потолке. Продробное пошаговое описание процедуры подготовки, демонтажа, установки и подключения нового светильника. Можно ли самостоятельно выполнить все действия или нужн а помощь профессионалов, чтобы поменять осветительный прибор....
03 03 2024 4:20:50
Полотенцесушители электрические масляные находят все более широкое распространение. Ведь в летний период они позволяют не отказываться от таких приятных мелочей как теплое сухое полотенце....
02 03 2024 8:53:43
Руководство по выбору и эксплуатации светодиодных (LED) и галогеновых ламп с цоколем R7S. Полная информация про патроны и лампочки R7S....
01 03 2024 19:35:14
При устройстве освещения объектов можно использовать различные приемы и оборудование. Сегодня мы вам подробно расскажем об особенностях применения осветительного шинопровода...
29 02 2024 4:53:51
Провод для прогрева бетона ПНСВ получил широкое распространение в строительстве. В отличие от других проводов его основное назначение не передача электрической энергии, а нагрев участков бетона в которые он укладывается....
28 02 2024 4:14:22
Еще:
товары -1 :: товары -2 :: товары -3 :: товары -4 :: товары -5 ::
