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:
Импульсное реле для управления освещением: сравнение с проходным выключателем. Особенности установления реле в распределительную коробку. Устройство, технические хаpaктеристики, принцип работы и сферы применения....
19 03 2023 9:51:35
Хаpaктеристика и виды фонарей. Преимущества и недостатки. Зачем нужен ультрафиолетовый фонарик? Правила выбора фонарика. Можно ли сделать своими руками?...
18 03 2023 2:16:13
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....
17 03 2023 10:21:31
Сложно представить современную уютную гостиную без люстры. Это не просто предмет освещения, а штрих завершающий дизайн. Поэтому важно найти правильный вариант....
16 03 2023 0:48:53
Как подключить диодную ленту к 220 Вольт: особенности подключения светодиодной ленты 5 м, рекомендации и схемы подключения подсветки....
15 03 2023 4:50:11
Узнайте, как можно организовать подсветку компьютерного стола и какие для этого потребуются светильники. Читайте, что следует учесть при выборе приборов, как распределить потоки света по рабочей площади. Уточните, в чем преимущества светодиодных устройств перед другими видами подсветки....
14 03 2023 3:28:32
Но нередко случается так, что при подсоединении ноутбука или персонального компьютера к телевизору, возникает проблема, и после подключения нет звука через кабель hdmi....
13 03 2023 7:15:33
Высота розетки для плиты часто вызывает определенные вопросы. Ведь здесь необходимо найти тонкую грань между удобством эксплуатации и эстетическим внешним видом....
12 03 2023 9:31:34
Что называют силой тока? Такой вопрос не раз и не два возникал у нас в процессе обсуждения различных вопросов. Поэтому мы решили разобраться с ним более подробно, и постараемся сделать это максимально доступным языком без огромного количества формул и непонятных терминов....
11 03 2023 0:43:53
Монтаж освещения в гипсокартон задача, на самом деле, очень простая, главное, знать строение конструкции и заранее, во время монтажа, позаботиться об укреплении основания....
10 03 2023 5:57:12
Как выбрать теплый электрический пол правильно с наименьшим энергопотрeблением и отвечающий всем нашим требованиям? Такой вопрос часто становится во время строительства и ремонта....
09 03 2023 21:50:32
Освещение играет важную роль в оформлении любого помещения. И даже более богатое убранство комнаты, при неправильной расстановке света, теряет эффект и...
08 03 2023 20:42:43
Смотрите здесь хаpaктеристики и особенности цоколя Е40. Какие виды ламп выпускаются с таким типом контакта. Их особенности и преимущества. Где применяются и резьбовые разъемы других типоразмеров....
07 03 2023 6:27:27
Конденсатор используется как ограничителя тока для светодиодов. Разберем как правильно произвести расчет в зависимости от количества светодиодов в цепи....
06 03 2023 8:47:45
Архитектурно-художественное освещение, в последнее время приобретает все большую популярность....
05 03 2023 15:12:20
Фитолампы для ускорения роста растений известны давно, но Sony предложили революционное освещение, дающее ускорение роста травы в шесть раз!...
04 03 2023 14:18:11
Большую роль в правильности организации подводной жизни играет освещение аквариума для растений и рыб, плюс, подсветка способна сделать его настоящим произведением искусства. Об этом и поговорим в сегодняшней статье....
03 03 2023 6:49:19
Читайте, что такое вакуумный диод, чем отличается от полупроводникового. Узнайте, как он устроен и по какому принципу работает. Как создается график ВАХ, на какие особенности необходимо обратить внимание. В каком оборудовании используются электровакуумные диоды, что нужно учесть при выборе....
02 03 2023 21:19:13
Уличное освещение для загородного дома выполняет не столько сугубо функциональную роль, сколько призвано украшать сам дом и приусадебный участок....
01 03 2023 0:32:43
Естественное освещение помещений является обязательным пpaктически для всех жилых и производственных зданий....
28 02 2023 4:51:33
Разберем основные причины мигания светодиодного прожектора: диодный мост, конденсатор, нарушение проводки, ошибки в схеме питания и пр....
27 02 2023 10:44:40
Устройство подсветки напольного покрытия — нюансы, основные требования, варианты конструкций. Правила выбора светильников для подсветки пола, где в квартире можно сделать. Описание процесса монтажа подсветки в плинтусе....
26 02 2023 3:11:31
Светодиодные лампы h7: подходят ли для ходовых огней, где применяются, как выбрать и какие хаpaктеристики имеют....
25 02 2023 10:52:36
Узнайте, как производится установка и подключение бра. Выясните для себя, какие существуют варианты подключения к электросети, в чем их преимущества и недостатки. Порядок действий при монтажных работах и подключении, техника определения фазного провода....
24 02 2023 23:16:52
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...
23 02 2023 2:40:59
Датчик движения своими руками: пошаговая инструкция для изготовления. Самые простые схемы для самодельных датчиков движения. Порядок сборки и настройки. Модификации с мембранным усилителем....
22 02 2023 13:14:48
Розетки и выключатели ANAM, в нашей стране появились достаточно давно и завоевали уважение у потребителей....
21 02 2023 17:10:49
Ознакомьтесь с таблицей мощностей светодиодных ламп и узнайте, как правильно подобрать аналог для замены изделия с нитью накала на конструкцию со светодиодом. Сравните все основные хаpaктеристики приборов для возможности оптимального выбора....
20 02 2023 5:36:33
Какие бывают машины с открывающимися фарами? Список всех моделей автомобилей со слепимы фарами....
19 02 2023 12:24:57
Узнайте, какие лампы устанавливаются в фары головного света Шевроле Круз. Ознакомьтесь с известными производителями и популярными моделями светильников. Читайте, как производится замена ближнего света Chevrolet Cruze....
18 02 2023 18:29:41
Лавовая лампа своими руками: конструкционные особенности и принцип работы устройства. Достоинства и выполняемые функции лава-лампы. Чем временная лампа отличается от постоянной. Что лучше масляные шарики или парафин....
17 02 2023 21:36:17
Есть несколько вариантов монтажа панелей, каждый из них имеет свои особенности. Лучше заранее продумать этот момент и оценить сложность реализации выбранной технологии....
16 02 2023 5:49:17
Узнайте, для чего нужны фотореле или датчики освещенности. Какие функции они выполняют, чем удобны и полезны. Уточните для себя, по каким критериям их выбирают, особенности выбора места установки и правила монтажа....
15 02 2023 12:44:40
Для небольшой квартиры освещение является очень важным аргументом. Ведь благодаря использованию освещения вы можете визуально сделать ваши квадратные метры значительно больше. Кроме того, при помощи освещения можно выделить разные зоны квартиры, а также придать ей более многогранный вид. Именно поэтому для однокомнатных или квартир студий вопрос правильного монтажа освещения стоит несколько острее чем для помещений с большой квадратурой....
14 02 2023 13:16:13
Читайте, какие виды светодиодных лент предлагаются на рынке. Узнайте, по каким параметрам классифицируются эти источники света. Как отличить некачественную ленту от стандартной, стандартную от элит. Почему при выборе не всегда достаточно знать технические параметры....
13 02 2023 17:37:25
Полное руководство по выбору и эксплуатации китайских светодиодных фонариков. Схемы фонарей на светодиодах из Китая. Ремонт и модернизация....
12 02 2023 12:21:44
Ответить на вопрос какого назначение провода Ш В В П, нам во многом поможет расшифровка его названия и особенностей конструкции....
11 02 2023 19:14:40
Схемы аварийного освещения для различных помещений в значительной степени отличаются. Это зависит от их размеров, мощности системы аварийного освещения и, собственно, требований к самому освещению....
10 02 2023 6:59:54
Узнайте, какие лампы устанавливаются на ближний свет в Ладу Калину. Читайте, как производится выбор и каков порядок действий при замене перегоревшего элемента. Уточните для себя перечень необходимых инструментов и получите некоторые советы....
09 02 2023 22:43:58
Светодиодные лампы: подходят ли для ходовых огней, где применяются, как выбрать и какие хаpaктеристики имеют....
08 02 2023 9:24:57
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....
07 02 2023 14:14:15
ВВГнг провод является одной из разновидностей ВВГ. Строго говоря, этот проводник является не проводом, а кабелем....
06 02 2023 21:23:30
Выясните, какие светильники установлены в автомобиле Шкода Октавия на ближний свет. Узнайте, какие модели галогеновых ламп наиболее популярны для установки в фары Октавии. Порядок замены, некоторые советы....
05 02 2023 12:38:15
Читайте здесь, что такое неоновая лампа, из каких элементов она состоит и по какому принципу работает, как получаются различные цветовые оттенки свечения, в каких областях используется, как правильно собрать схему и подключить ее в сеть, а также каковы основные плюсы и минусы неоновой подсветки....
04 02 2023 3:19:24
Светодиодные лампы в ПТФ — можно ли ставить диоды в противотуманки. Какие светодиоды выбрать для туманок. Можно ли установить светодиодные лампы вместо галогеновых....
03 02 2023 9:41:56
Как спланировать освещение частного дома. Подвод электроэнергии к распределительному щитку. Разные типы освещения для каждой комнаты, какие источники освещения выбрать, современные виды и особенности. Управление освещением внутри загородного дома....
02 02 2023 1:23:48
Узнайте, в чем заключаются особенности и преимущества линейных светодиодных светильников накладного типа. Выясните, каковы области использования подобных приборов, в чем их универсальность и эффективность. Читайте, как происходит монтаж светильников....
01 02 2023 13:48:55
Как правильно подобрать лучшие лампы? Лучшие стандартные галогеновые лампы H4, с увеличенной светоотдачей и с увеличенным ресурсом....
31 01 2023 4:52:42
Что означает розовый или фиолетовый свет в окнах? Зачем нужен, и для чего используют такой свет дома? Из чего делают такой свет? Особенности использования такого света....
30 01 2023 9:24:17
Как вы уже могли догадаться, сегодня мы будем разговаривать про современный клеммники для проводов – расскажем, чем он примечателен, рассматривая давно известные и новаторские модели....
29 01 2023 12:34:40
Еще:
товары -1 :: товары -2 :: товары -3 :: товары -4 :: товары -5 ::
Перец Сороксари: отзывы, фото, урожайность, описание сорта
Бруно Файдутти о разработке дополнений для игр
Правила игры «Тигр и Евфрат»
«Пандемия» — распечатай-и-играй