Kako spojiti LED na Arduino ploču

Arduino platforma je vrlo popularna u cijelom svijetu. Idealan alat za prve korake u razvoju programiranja i upravljanja hardverom. Kako napredujete u vještini, možete povećati arhitekturu dodavanjem perifernih uređaja i graditi složenije sustave koji pokreću složenije programe. Arduino Uno i Arduino Nano ploče su prikladne za početni trening. Na njihovom primjeru razmatra se spajanje LED-a na Arduino.

Što je Arduino Uno i Arduino Nano

Osnova Arduino Uno ploče je mikrokontroler ATmega328. Također ima dodatne elemente:

• kvarcni rezonator;
• gumb za resetiranje;
• USB konektor;
• integrirani stabilizator napona;
• konektor za napajanje;
• nekoliko LED dioda za označavanje načina rada;
• komunikacijski čip za USB kanal;
• konektor za programiranje unutar kruga;
• još nekoliko aktivnih i pasivnih elemenata.

Sve to vam omogućuje da napravite prve korake bez upotrebe lemilice i izbjegnete fazu proizvodnje tiskane ploče.Jedinica se napaja putem vanjskog izvora napona od 7..12 V ili preko USB konektora. Preko njega se modul povezuje s računalom za preuzimanje skice. Ploča ima izvor napona od 3,3 V za napajanje vanjskih uređaja. Za rad je dostupno 6, 14 digitalnih izlaza opće namjene. Kapacitet opterećenja digitalnog izlaza kada se napaja od 5 V je 40 mA. To znači da se LED može izravno spojiti na njega putem ograničavajući otpornik.

Arduino Uno.

Arduino Nano ploča je potpuno kompatibilna s Uno, ali je manja po veličini i ima neke razlike i pojednostavljenja navedena u tablici.

Arduino Nano.

Razlike nisu temeljne i nisu bitne za temu recenzije.

Što vam je potrebno za spajanje LED na Arduino ploču

Postoje dvije opcije za spajanje LED-a. Za potrebe učenja možete odabrati bilo koji.

1. Koristite ugrađenu LED diodu. U ovom slučaju ništa drugo nije potrebno, osim kabela za spajanje na računalo preko USB konektora - za napajanje i programiranje. Nema smisla koristiti vanjski izvor napona za napajanje ploče: potrošnja struje je mala.
   USB A-B kabel za povezivanje Arduino Uno s računalom.
2. Spojite vanjske LED diode. Ovdje će vam dodatno trebati:
   • sama LED dioda;
   • otpornik za ograničavanje struje snage 0,25 W (ili više) s nazivnom vrijednošću od 250-1000 ohma (ovisno o LED-u);
   • žice i lemilo za spajanje vanjskog kruga.

Spajanje vanjske LED diode izravno na izlaz kontrolera.

LED diode spajaju katodu na bilo koji digitalni izlaz mikrokontrolera, anodu na zajedničku žicu kroz balastni otpornik. Uz veliki broj LED dioda može biti potreban dodatni izvor napajanja.

Je li moguće spojiti više LED dioda na jedan izlaz

Možda će biti potrebno spojiti vanjsku LED ili skupinu LED dioda na bilo koji od izlaza. Kapacitet opterećenja jednog izlaza mikrokontrolera, kao što je spomenuto, je mali. Jedna ili dvije LED diode s potrošnjom struje od 15 mA mogu se izravno spojiti na njega paralelno. Ne vrijedi testirati preživljavanje izlaza s opterećenjem na rubu mogućnosti ili prekoračenjem. Bolje je koristiti prekidač na tranzistoru (poljski ili bipolarni).

Spajanje LED-a preko tranzistorske sklopke na bipolarnoj triodi.

Otpornik R1 mora biti odabran tako da struja kroz njega ne prelazi nosivost izlaza. Bolje je uzeti pola ili manje od maksimuma. Dakle, za postavljanje umjerene struje u 10 mA, otpor na 5 volti napajanja trebao bi biti 500 ohma.

Svaka LED dioda mora imati svoj balastni otpornik, nepoželjno ga je zamijeniti jednim zajedničkim. Rbal je odabran tako da postavi svoju radnu struju kroz svaku LED diodu. Dakle, za napon napajanja od 5 volti i struju od 20 mA, otpor bi trebao biti 250 ohma ili najbliža standardna vrijednost.

Potrebno je osigurati da ukupna struja kroz kolektor tranzistora ne prelazi njegovu maksimalnu vrijednost. Dakle, za tranzistor KT3102, najveći Ik bi trebao biti ograničen na 100 mA. To znači da se na njega ne može spojiti više od 6 LED dioda sa strujom. 15 mA. Ako to nije dovoljno, mora se koristiti jači ključ.Ovo je jedino ograničenje za odabir n-p-n tranzistora u takvom krugu. Čak i ovdje, teoretski, potrebno je uzeti u obzir pojačanje triode, ali za ove uvjete (ulazna struja 10 mA, izlaz 100) treba biti samo najmanje 10. Svaki moderni tranzistor može proizvesti takav h21e.

Takav sklop je prikladan ne samo za povećanje struje izlaza mikrokontrolera. Tako možete spojiti dovoljno snažne aktuatore (releje, solenoide, elektromotore) napajane povećanim naponom (na primjer, 12 volti). Prilikom izračuna, morate uzeti odgovarajuću vrijednost napona.

Također možete koristiti za izvršavanje tipki MOSFET-ovi, ali mogu zahtijevati veći napon za otvaranje nego što Arduino može iznijeti. U tom slučaju moraju se osigurati dodatni krugovi i elementi. Da bi se to izbjeglo, potrebno je koristiti tzv. "digitalne" tranzistore s efektom polja - potrebno im je 5 volt otvoriti. Ali oni su rjeđi.

Programsko upravljanje LED diodom

Jednostavno spajanje LED diode na izlaz mikrokontrolera čini malo. Upravljanje LED diodom s Arduina potrebno je programski ovladati. To se može učiniti u Arduino jeziku, koji se temelji na C (C). Ovaj programski jezik je prilagodba C za početno učenje. Nakon što ga savladate, prijelaz na C ++ bit će lak. Da biste napisali skice (kako se zovu programi za Arduino) i debugirali ih uživo, trebate učiniti sljedeće:

• instalirajte Arduino IDE na osobno računalo;
• možda ćete morati instalirati upravljački program za USB komunikacijski čip;
• spojite ploču na računalo pomoću USB-microUSB kabela.

Sučelje razvojnog okruženja Arduino IDE je pozivnica za pisanje programa.

Računalni simulatori se mogu koristiti za otklanjanje pogrešaka u jednostavnim programima i sklopovima. Simulaciju rada Arduino Uno i Nano ploča podržava, na primjer, Proteus (počevši od verzije 8). Pogodnost simulatora je u tome što je nemoguće onemogućiti hardver s pogrešno sastavljenim krugom.

Simulacija Arduina sa spojenom LED diodom u Proteusu 8.23.

Skice se sastoje od dva modula:

• postaviti - izvršava se jednom prilikom pokretanja programa, inicijalizira varijable i načine rada hardvera;
• petlja – se izvršava ciklički nakon bloka za postavljanje do beskonačnosti.

Za LED priključak možete koristiti bilo koji od 14 slobodnih pinova (pinova), koji se često pogrešno nazivaju portovima. U stvari, port je, jednostavno govoreći, skupina pinova. Pin je samo element.

Razmatran je primjer upravljanja za pin 13 - na nju je već spojena LED dioda na ploči (preko pojačala-sljedbenika na Uno ploči, preko otpornika na Nano). Za rad s pinom porta, mora biti konfiguriran u ulaznim ili izlaznim načinima. Prikladno je to učiniti u tijelu za postavljanje, ali nije potrebno - odredište izlaza može se mijenjati dinamički. To jest, tijekom izvođenja programa, port može raditi ili za ulaz ili za izlaz podataka.

Inicijalizacija pina 13 Arduina (pin PB5 priključka B ATmega 328 mikrokontrolera) je kako slijedi:

void setup()

{

pinMode(13, Izlaz);

}

Nakon izvršenja ove naredbe, pin 13 ploče će raditi u izlaznom modu, prema zadanim postavkama bit će logički nizak. Tijekom izvođenja programa u njega se može upisati nula ili jedan. Zapis jedinice izgleda ovako:

void petlja()

{

digitalWrite(13, HIGH);

}

Sada će pin 13 ploče biti postavljen visoko - logično, i može se koristiti za paljenje LED-a.

Da biste isključili LED, morate postaviti izlaz na nulu:

digitalWrite(13, LOW);

Dakle, pisanjem naizmjenično jedan i nula u odgovarajući bit registra porta, možete kontrolirati vanjske uređaje.

Sada možete zakomplicirati Arduino program za upravljanje LED-om i naučiti kako treptati element koji emitira svjetlo:

void setup()

{

pinMode(13, Izlaz);

}

void petlja()

{

digitalWrite(13, HIGH);

kašnjenje (1000);

digitalWrite(13, LOW);

kašnjenje (1000);

}

Tim kašnjenje (1000) stvara kašnjenje od 1000 milisekundi ili jednu sekundu. Promjenom ove vrijednosti možete promijeniti frekvenciju ili radni ciklus treptanja LED-a. Ako je vanjski LED spojen na drugi izlaz ploče, tada u programu, umjesto 13, morate odrediti broj odabranog pina.

Radi jasnoće preporučamo seriju videa.

Nakon što ste savladali LED veze na Arduino i naučili kako ga kontrolirati, možete prijeći na novu razinu i pisati druge, složenije programe. Na primjer, možete naučiti kako prebaciti dvije ili više LED dioda pomoću gumba, promijeniti frekvenciju treptanja pomoću vanjskog potenciometra, prilagoditi svjetlinu sjaja pomoću PWM-a, promijeniti boju RGB emitera. Razina zadataka ograničena je samo maštom.