Рюкзак со светящимся экраном, на который можно закачать свою картинкуПодключение 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.
| 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).
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.
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.
Симуляция работы Ардуино с подключенным светодиодом в Proteus 8.23.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:
Фонари садово-парковые светодиодные – отличный вариант для безопасного перемещения и создания особой атмосферы около дома в темное время суток....
13 09 2024 12:49:33
Это позволит, не выходя из машины, открывать проем, не применяя ручную силу. Как автоматизировать ворота раздвижные с электроприводом, подскажет статья....
12 09 2024 19:42:21
Читайте, как можно подключить светодиодную подсветку к компьютеру. Узнайте, какие существуют способы крепления ленты, как обеспечить ее питание от разных источников. Уточните для себя состав инструментов и материалов, необходимых для выполнения монтажных работ....
11 09 2024 22:56:12
Читайте, что такое светильники ЖКХ, какие основные виды их встречаются в продаже, какими видами ламп они оборудуются, каковы основные особенности каждой модификации, а также с какими системами автоматического управления их совмещают для установки в подъезды, и что такое антивандальное исполнение....
09 09 2024 17:50:43
Читайте, можно ли ставить ксенон в прортивотуманные фары. Как правильно их установить. Какое будет наказание за незаконное использование ксенона....
08 09 2024 18:37:29
Замена лампы ближнего света форд фокус 2. Какие отличия у рестайлинговой модели. Выбор производителя и процесс установки в фару....
07 09 2024 12:18:14
Подбираем оптимальные светильники и схемы для освещения в ванной комнате с натяжным потолком. Какие типы ламп и осветительных приборов лучше подходят для монтажа над ванной. Схемы расположения точечных светильников. Достиоинства влагозащищенных светодиодных моделей....
06 09 2024 21:43:34
Узнайте здесь, какое устройство имеют светодиоды, и как они работают. Ознакомьтесь с основными хаpaктеристиками индикаторных и осветительных led-элементов. Направление применения лазерных диодов....
04 09 2024 20:18:15
Сегодня мы расскажем вам, какое освещение должно быть в аквариуме и как правильно выбрать световые приборы. Данное дело не такое простое, как может показаться на первый взгляд....
03 09 2024 16:57:20
134) Скрытые розетки для кухни: как установить правильно...
02 09 2024 0:28:54
Сегодня постараемся ответить на вопросы, как устроен генератор, что в нем вообще может сломаться, и как оперативно устранить неисправность, если поблизости нет автосервиса....
01 09 2024 4:48:44
Узнайте, что такое лазерный диод, как он устроен, принцип действия и разновидности. Читайте, какими особенностями обладают элементы с разной длиной волны и цветом луча. Уточните для себя специфику подключения и необходимость использования дополнительных устройств....
31 08 2024 9:46:57
Схема электропроводки на кухне имеет немало отличий от схемы в жилой комнате. Ведь здесь кроме таких нeблагоприятных факторов как вода присутствует большое количество бытовых электроприборов....
30 08 2024 4:47:27
Читайте, как можно самостоятельно изготовить фонарь для наружного освещения. Узнайте, какие могут быть выбраны светильники, выберите наиболее подходящий материал и вид фонаря. Сохраните себе порядок изготовления и подключения устройства с источнику питания....
29 08 2024 17:42:17
Освещение в зале большой площади требует особого подхода. Так, один из важнейших документов в этом вопросе СНиП 23-05-95 разделяет эти помещения на три группы....
28 08 2024 5:40:39
Монтаж электропроводки в стяжку в последнее время приобретает все большую популярность. Ведь это позволяет избавиться от грязных и трудоемких работ по штроблению стен и снизить расход провода или кабеля. Как правильно выполняется монтаж проводки в стяжке, и каковы вообще преимущества и недостатки данного метода, мы и обсудим в нашей статье....
27 08 2024 13:22:35
Расчет освещения ванной комнаты, если в ней установлена душевая кабинка, имеет свои нюансы. Ведь обычно еще советские санузлы не предполагают наличие таких габаритных изделий, и лампочки над входом в ванную мало для освещения кабинки....
26 08 2024 19:21:19
Для дайверов и подводных охотников подводные светодиодные фонари – один из обязательных элементов экипировки. Он необходим не только в ночное время, но и достаточно часто применяется в водоемах днем. Большое разнообразие подводных фонарей на светодиодах, которые представлены в настоящее время на рынке, делает выбор подходящего варианта достаточно затруднительным. Чтобы понять, что именно вам необходимо, следует выяснить основные хаpaктеристики этих товаров и узнать особенности конкретных марок....
25 08 2024 10:16:50
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....
24 08 2024 23:25:31
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....
23 08 2024 6:17:52
Читайте здесь, что из себя представляют ИК-прожекторы для видеонаблюдения. Принцип работы и технические хаpaктеристики. Как выбрать. Рекомендации по установке....
22 08 2024 15:51:28
Сегодня мы с читателем будем говорить на очень ответственную тему, а именно, обсудим основные организационно технические мероприятия от поражения электрическим током....
21 08 2024 5:27:25
10) Как подобрать кабель для проводки в квартире...
20 08 2024 19:57:16
Правила освещения офисных помещений — какие требования предъявляются, санитарно-гигиенические нормы. Оптимальное освещение рабочего места, как его вычислить. Особенности выбора и размещения светильников для офиса....
17 08 2024 19:37:33
Ваш вопрос достаточно интересен, но для ответа на него мне бы хотелось получить целый ряд измерений. Без них я могу лишь строить предположения и иногда достаточно фантастические....
16 08 2024 3:13:10
Освещение для сауны и бани должно отвечать целому ряду норм и требований. Ведь не для кого не секрет, что эти помещения относятся к особо сырым и жарким....
15 08 2024 7:15:56
Нормы освещенности и стандарты: нормативные документы по СП 52.13330.2011 и СНИП 23-05-95. Понятие минимальной нормированной освещенности и ее значение для различных видов помещений. Сравнение европейских норм освещенности с российскими....
14 08 2024 3:38:48
Провод для акустических систем, является такой же важной деталью, как и усилитель, который, к слову, выполняет главную работу во всей системе....
13 08 2024 4:26:27
Смотрите, что такое спот-светильник и какие встречаются их разновидности. Читайте, где они применяются, каковы правила их подключения и установки, а также основы использования спотов в оформлении дизайна интерьера....
12 08 2024 18:10:36
Читайте здесь об организации комфортного освещения в ванной комнате и туалете. Как совмещать основной свет и подсветку в дизайне, какие лучше выбрать варианты светильников. Типы подходящих ламп: светодиодные, лента, галогеновые. Варианты расположения точечных встраиваемых светильников. Как самому сделать свет....
11 08 2024 7:12:25
Узнайте, как правильно выбрать диоды для фонаря. Какие бывают, по каким хаpaктеристикам они подбираются, в каких условиях работают. Прочитайте, как самостоятельно сделать из обычного фонарика светодиодный....
10 08 2024 13:57:54
Освещение придомовой территории частного дома — особенности и возможные нюансы, каким требованиям должно соответствовать. Основные зоны подсветки участка загородного дома, необходимое и дополнительное освещение....
09 08 2024 3:35:19
Габаритные огни в автомобиле: для чего они нужны, какие габаритки выбрать, разновидности и особенности....
08 08 2024 19:17:18
Подсветка растений — для чего нужна, особенности, какая лучше, светодиодная или ультрафиолетовая. Как рассчитать оптимальные параметры фитолампы. Изготовление светодиодной и ультрафиолетовой фитолампы своими руками....
07 08 2024 16:52:53
Освещение на террасе или веранде загородного дома — для чего нужно, правила организации. Какой тип светильников выбрать, по каким критериям. Варианты установки подсветки, основной свет и дополнительные элементы. Меры безопасности....
06 08 2024 10:18:35
Узнайте, что представляет собой светодиодное освещение. Читайте, как устроены ЛЕД светильники, каковы их свойства, достоинства и недостатки. Уточните для себя параметры и особенности конструкции светодиодных приборов....
05 08 2024 8:15:36
Делаем светодиодную подсветку стеклянных полок, рассказываем про особенности монтажа, варианты подсветки внутри мебели, подбираем светодиодную ленту....
04 08 2024 13:12:50
Системы естественного освещения являются идеальным вариантом пpaктически для любых зданий и сооружений....
02 08 2024 13:47:30
Сегодня мы с вами поговорим о том, что представляет собой асинхронный двигатель переменного тока. Узнаем, как он устроен, и за счет каких принципов работает....
01 08 2024 11:50:49
Смотрите здесь, как выбрать и установить потолочный карниз, оборудованный подсветкой. Читайте, какие полезные функции дает световое оформление, как выполняются подготовительные и монтажные работы. Некоторые тонкости, важные советы....
31 07 2024 22:13:50
Выясните, зачем необходима подсветка для орхидей, выращиваемых в домашних условиях, как организовать систему освещения и когда ее использовать. Основные требования к используемым в установке лампам....
30 07 2024 14:47:19
Узнайте, как производится замена ламп ближнего света на Ладе Ларгус. Читайте, как выбрать подходящий светильник, выясните порядок разборки блок-фар. Сохраните себе пошаговую инструкцию по замене ламп ближнего света Лады Ларгус....
29 07 2024 8:11:54
Именно по этой причине мы решили выпустить статью про современные лампы освещения. Мы рассмотрим их классификацию, назовем основные принципы функционирования, не забыв указать на отдельные преимущества и недостатки....
28 07 2024 2:42:50
Схемы подключения подсветки в багажник автомобиля. Выбор инструмента, места установки светодиодной ленты....
26 07 2024 22:26:30
Еще:
товары -1 :: товары -2 :: товары -3 :: товары -4 :: товары -5 ::
