Как подключить светодиод к ардуино

Подключение светодиода к Ардуино

Как подключить светодиод к Ардуино ► через резистор. Подробная инструкция по началу работы с микроконтроллером и скетч для мигания светодиода на Arduino UNO.

Рассмотрим, как подключить светодиод к Ардуино Нано через резистор. Мигание светодиодом — это самая простая программа (скетч) для начала работы с микроконтроллером. Далее размещена подробная инструкция по сборке схемы со светодиодом и резистором, правила загрузки программы в плату Arduino UNO и приведен скетч для мигания светодиода на Arduino UNO с комментариями.

Назначение и устройство светодиодов


Светодиоды — это полупроводниковые элементы, которые служат для индикации и освещения. Они имеют полярность (+ и ) и чувствуют направление движения постоянного тока. Если подключить светодиод неправильно, то постоянный ток не пройдет и прибор не засветится. Кроме того, светодиод может выйти из строя при неправильном подключении. Анод (длинная ножка светодиода) подключается к плюсу.

Фото. Устройство светодиода и резистора в разрезе

В этом простом примере показано, как с помощью платформы Arduino заставить мигать светодиод. Для начала мы соберем простую схему на макетной плате, подключив светодиод к цифровому выходу микроконтроллера Ардуино (входы и выходы на плате еще называют Pin). Загрузив скетч (так называют программу для Ардуино), вы поймете, как пользоваться и работать с платой Arduino UNO.

Как подключить светодиод к Arduino Uno / Nano

Для этого занятия нам потребуется:

  • плата Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega;
  • макетная плата;
  • несколько светодиодов и резисторов 220 Ом;
  • провода «папа-папа».

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.

Убедитесь, что программа определила порт подключения Ардуино

Скетч для включения светодиода от Ардуино

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.

Перед загрузкой программы, потребуется сохранить скетч

Как подключить светодиод к Arduino

Одно из первых заданий, которое выполняет начинающий электротехник-программист, — мигание светодиодом (LED). Чтобы выполнить задачу, нужно не только написать скетч, но и произвести правильное подключение светодиода к Ардуино.

Особенности подключения

Диод — полупроводниковый прибор, обладающий такими особенностями:

  • полярность;
  • напряжение пробоя.

Полярность светодиодов

При прямом включении анод светодиода подсоединяют к точке с большим потенциалом, а катод — с меньшим. Конструктивно анод и катод можно различить по длине вывода:

  • длинный — анод (+);
  • короткий — катод (-).

Если перепутать порядок включения, то велика вероятность пробоя диода. Это происходит, когда обратное напряжение превышает напряжение пробоя. В результате чего светодиод просто перегорит.

На вольт-амперной характеристике участок обратного включения находится в левом нижнем квадранте.

Ограничение напряжения

В техпаспорте каждой модели LED указано, что прямое напряжение, при котором прибор зажигается, составляет 2-4 В. Большее напряжение подавать на диод нецелесообразно.

Диод боится силы тока, превышающей 20 мА. Чтобы контролировать показатель, последовательно с источником перед анодом включается токоограничительный резистор (необязательно мощный). Его номинал рассчитывается по закону Ома: сопротивление — это отношение напряжения к силе тока. Напряжение — величина, поступающая на анод. Ток выбирается по наибольшему значению в паспорте прибора.

Схемы подключение к плате

Подключение диода к плате Ардуино Нано, или Уно, или любой другой модели производится следующим образом: питание -> резистор -> светодиод -> общий провод. Для подключения лампы, например, потребуется собрать более сложную схему с преобразователями сигнала.

Чтобы убедиться в необходимости токоограничительного резистора, а также контролировать все параметры соединения, можно установить различные датчики и модули:

  1. Амперметры. Один прибор включается последовательно до резистора, а другой — между резистором и светодиодом.
  2. Вольтметр. Включается параллельно диоду. Показывает напряжение, которое падает на диоде (в открытом и запертом состоянии LED оно разное).

Диод можно подключить и к синусоидальному источнику питания. Но гореть он будет только половину от общего времени, потому что отрицательную полуволну он не пропустит. В таком случае нелишним будет подключить последовательно или встречно-параллельно с LED диод, который ограничит амплитуду переменного сигнала.

Пошаговая инструкция по подключению

Подключить LED к Arduino можно двумя методами:

  1. Через макетную плату.
  2. Через пайку элементов.

Для работы с макетной платой понадобятся:

  • провода типа «папа-папа»;
  • светодиод;
  • резистор на 220 В.

Инструкция по подключению:

  1. Провод одним концом подключается к контакту, с которого будет подаваться питание, а другим — к гнезду на сборочном поле макетной платы.
  2. Последовательно питанию в гнездо макетного поля подключается резистор (полярность не важна).
  3. Последовательно с резистором подключается светодиод (анодом к резистору).
  4. Катод LED заводится на вывод GND платы.

Подключение через пайку элементов производится в такой же последовательности за одним исключением: вместо проводов «папа-папа» используются проводники, концы которых лудят и припаивают к элементам.

Достоинство первого метода — простота, недостаток — слабый контакт между элементами. Преимущество второго способа подключения — надежный контакт между компонентами, недостаток — необходимость нагрева платы и элементов паяльником, что повышает риск теплового пробоя любого компонента.

Мигать LED на Arduino может и без подключения периферии. В плате есть встроенный светодиод, который можно настроить на любой режим работы.

Все тесты лучше проводить на макетной плате.

Библиотека команд

Чтобы зажечь светодиод, нужно:

  1. В функции инициализации void setup() обозначить нужный вывод как выход (например: pinMode(13, OUTPUT); ).
  2. В бесконечном цикле void loop() подать высокий уровень сигнала на выбранный вывод (например: digitalWrite(13, HIGH); ).

Помигать этим элементом можно, если с нужной частотой зажигать и тушить LED. Частоту можно задать либо с помощью задержек [delay(*время в миллисекундах*)], либо с помощью таймера и обработчика прерывания.

Скетчи для управления

Скетчи — коды, который формируют прошивки для процессора Arduino. Они пишутся в среде программирования и загружаются либо через SPI-программатор, либо через USB (есть специальные версии плат с микросхемой CH340, позволяющие загружать код через этот интерфейс).

Код, который зажигает светодиод:

Скетч, который мигает светодиодом светодиод:

На Ардуино плавное включение светодиода организуется при помощи ШИМ. Этим же способом управления можно производить изменение яркости горения LED.

Код для плавного включения светодиода:

Чтобы менять яркость горения в данном скетче, нужно варьировать значение переменной «i» в цикле «for». Регулировать яркость самостоятельно можно, если подключить 2 кнопки, которые будут инкрементировать и декрементировать значение переменной «i» в условиях «if».

Читайте также  Как выбрать настольную лампу

Урок 12. Мигаем светодиодом Ардуино

Мы уже изучили основные вопросы по работе с аналоговыми входами/выходами. В этом уроке мы подключим нашу светодиодную цепь к одному из цифровых выводов Arduino, включим и выключим светодиод с помощью кода. Мы закрепим знания полезных функций, встроенных в язык Arduino. Нам важно на данном этапе запомнить когда и как использовать три основные функции.

pinMode(pinNumber, mode)

pinMode() (см. в справочнике) используется в setup() скетча, чтобы инициализировать каждый вывод, который мы используем в качестве входа или выхода.

Мы не можем считывать или отправлять на контакт что-либо до того, как будет определена функция pinMode().

Функция pinMode() принимает два аргумента — номер пина (как мы уже проходили в уроках ранее — каждый из выводов Arduino помечен номером) и тот режим, в котором нам нужен этот вывод — это INPUT или OUTPUT. В случае мигания светодиода мы отправляем данные из Arduino, чтобы контролировать состояние светодиода, поэтому мы используем OUTPUT в качестве второго аргумента.

digitalWrite(pinNumber, state)

digitalWrite() — это команда, которая позволяет нам устанавливать напряжение на выводе либо на 5 В, либо на землю (помните, что «земля» является синонимом 0 Вольт). Ранее мы подключали светодиод к источнику питания 5 В и увидели, что он включается.

Если вместо этого мы подключаем светодиод к одному из цифровых выводов Arduino, мы можем включить светодиод, установив вывод на 5 В, и выключить его, установив вывод на земле.

digitalWrite() также принимает два аргумента — номер контакта и состояние контакта (HIGH для 5 В и LOW для заземления).

delay(timeInMs)

delay() приостанавливает программу на заданный промежуток времени. Например, delay(2000) приостановит программу на 2000 миллисекунд (2000 миллисекунд = 2 секунды), delay(100) приостановит программу на 100 миллисекунд (1/10 секунды) и так далее.

Перед написанием финальной программы мы делаем соединения используя макетную плату.

Пишем код мигающего светодиода, который мы запустим на нашем Arduino.

Строки, начинающиеся с // являются комментариями — наши платы Arduino их игнорирует. Хорошие программисты очень часто оставляют комментарии в программе.

Также вы уже заметили все точки с запятой. Точки с запятой используются в конце каждой команды на большинстве языков программирования, в том числе и в Arduino. Если вы забудете точку с запятой, то вы увидите ошибку. Со временем, изучая другие области разработки, вы обнаружите, что многие другие языки программирования используют точки с запятой в конце каждой строки.

В этом коде ledPin является переменной. Переменные используются для хранения информации в программах, в этом скетче используем переменную ledPin для хранения числа 7. Позже в программе когда Arduino дойдет до строки с переменной ledPin, плата оценит переменную в соответствии с её текущим сохраненным значением. Итак, строка:

вычисляется Arduino как:

Фактически, мы могли бы заменить все виды использования pinMode числом 7, и программа работала бы точно так же, но использование переменной помогает нам легче читать и понимать код.

int в первой строке — это обозначение типа данных. В языке Arduino, который создан на основе C++, вы всегда должны инициализировать переменные, объявив их тип. Существует много разных типов, но пока на данном этапе нам нет необходимости их изучать. Сейчас все, что вам нужно знать — это то, что переменные типа int являются положительными или отрицательными целыми числами и вы будете часто это использовать.

Как и ожидалось, светодиод включается на одну секунду, затем выключается на одну секунду. Попробуйте изменять delay(), чтобы увидеть, как это влияет на время мигания светодиода.

Еще одна вещь, на которую стоит обратить внимание — ошибка, которую часто совершают многие. Ошибка заключается в том, что многие пропускают последний delay() в цикле loop(). Попробуйте воспроизвести эту ошибку — вы обнаружите, что светодиод остается включенным, не мигая. Это может сбить вас с толку, потому что у нас все еще есть команда digitalWrite(ledPin, LOW) в программе.

Здесь происходит отключение светодиода, но Arduino сразу же попадает в конец цикла loop() и снова начинает выполнение первой строки цикла (включение светодиода). Это происходит так быстро, что человеческий глаз не видит, как светодиод выключается на этот короткий момент, пока wbrk перезапускается.

Светодиоды и ленты

Обычные светодиоды

Светодиод – простейший индикатор, который можно использовать для отладки кода: его можно включить при срабатывании условия или просто подмигнуть. Но для начала его нужно подключить.

Подключение светодиода

Светодиод – это устройство, которое питается током, а не напряжением. Как это понимать? Яркость светодиода зависит от тока, который через него проходит. Казалось бы, достаточно знания закона Ома из первого урока в разделе, но это не так!

  • Светодиод в цепи нельзя заменить “резистором”, потому что он ведёт себя иначе, нелинейно.
  • Светодиод полярен, то есть при неправильном подключении он светиться не будет.
  • Светодиод имеет характеристику максимального тока, на котором может работать. Для обычных 3 и 5 мм светодиодов это обычно 20 мА.
  • Светодиод имеет характеристику падение напряжения (Forward Voltage), величина этого падения зависит от излучаемого цвета. Цвет излучается кристаллом, состав которого и определяет цвет. У красных светодиодов падение составляет

2.5 вольта, у синих, зелёных и белых

3.5 вольта. Более точную информацию можно узнать из документации на конкретный светодиод. Если документации нет – можно пользоваться вот этой табличкой, тут даны минимальные значения:

Если питать светодиод напряжением ниже его напряжения падения, то яркость будет не максимальная, и здесь никаких драйверов не нужно. То есть красный светодиод можно без проблем питать от пальчиковой батарейки. В то же время кристалл может деградировать и напряжение уменьшится, что приведёт к росту тока. Но это редкий случай. Как только мы превышаем напряжение падения – нужно стабилизировать питание, а именно – ток. В простейшем случае для обычного светодиода ставят резистор, номинал которого нужно рассчитать по формуле: R = (Vcc — Vdo) / I , где Vcc это напряжение питания, Vdo – напряжение падения (зависит от светодиода), I – ток светодиода, а R – искомое сопротивление резистора. Посчитаем резистор для обычного 5 мм светодиода красного цвета при питании от 5 Вольт на максимальной яркости (2.5 В, 20 мА): (5-2.5)/0.02=125 Ом. Для синего и зелёного цветов получится 75 Ом. Яркость светодиода нелинейно зависит от тока, поэтому “на глаз” при 10 мА яркость будет такая же, как на 20 мА, и величину сопротивления можно увеличить. А вот уменьшать нельзя, как и подключать вообще без резистора. В большинстве уроков и проектов в целом для обычных светодиодов всех цветов ставят резистор номиналом 220 Ом. С резистором в 1 кОм светодиод тоже будет светиться, но уже заметно тусклее. Таким образом при помощи резистора можно аппаратно задать яркость светодиода. Как определить плюс (анод) и минус (катод) светодиода? Плюсовая нога длиннее, со стороны минусовой ноги бортик чуть срезан, а сам электрод внутри светодиода – крупнее:

Мигаем

Мигать светодиодом с Ардуино очень просто: подключаем катод к GND, а анод – к пину GPIO. Очень многие уверены в том, что “аналоговые” пины являются именно аналоговыми, но это не так: это обычные цифровые пины с возможностью оцифровки налогового сигнала. На плате Nano пины A0-A5 являются цифровыми и аналоговыми одновременно, а вот A6 и A7 – именно аналоговыми, то есть могут только читать аналоговый сигнал. Так что подключимся к A1, настраиваем пин как выход и мигаем!

Как избавиться от delay() в любом коде я рассказывал вот в этом уроке. https://www.youtube.com/watch?v=uaiLcCd9Tnk

Мигаем плавно

Как насчёт плавного управления яркостью? Вспомним урок про ШИМ сигнал и подключим светодиод к одному из ШИМ пинов (на Nano это D3, D5, D6, D9, D10, D11). Сделаем пин как выход и сможем управлять яркостью при помощи ШИМ сигнала! Читай урок про ШИМ сигнал. Простой пример с несколькими уровнями яркости:

Подключим потенциометр на A0 и попробуем регулировать яркость с его помощью:

Как вы можете видеть, все очень просто. Сделаем ещё одну интересную вещь: попробуем плавно включать и выключать светодиод, для чего нам понадобится цикл из урока про циклы.

Плохой пример! Алгоритм плавного изменения яркости блокирует выполнение кода. Давайте сделаем его на таймере аптайма.

Теперь изменение яркости не блокирует выполнение основного цикла, но и остальной код должен быть написан таким же образом, чтобы не блокировать вызовы функции изменения яркости! Ещё одним вариантом может быть работа по прерыванию таймера, см. урок.

Ещё один момент: если подключить светодиод наоборот, к VCC, то яркость его будет инвертирована: 255 выключит светодиод, а 0 – включит, потому что ток потечет в другую сторону:

Светодиодные ленты

Светодиодная лента представляет собой цепь соединённых светодиодов. Соединены они не просто так, например обычная 12V лента состоит из сегментов по 3 светодиода в каждом. Сегменты соединены между собой параллельно, то есть на каждый приходят общие 12 Вольт. Внутри сегмента светодиоды соединены последовательно, а ток на них ограничивается общим резистором (могут стоять два для более эффективного теплоотвода): Таким образом достаточно просто подать 12V от источника напряжения на ленту и она будет светиться. За простоту и удобство приходится платить эффективностью. Простая математика: три белых светодиода, каждому нужно по

3.2V, суммарно это 9.6V. Подключаем ленту к 12V и понимаем, что 2.5V у нас просто уходят в тепло на резисторах. И это в лучшем случае, если резистор подобран так, чтобы светодиод горел на полную яркость.

Подключаем к Arduino

Здесь всё очень просто: смотрите предыдущий урок по управлению нагрузкой постоянного тока. Управлять можно через реле, транзистор или твердотельное реле. Нас больше всего интересует плавное управление яркостью, поэтому продублирую схему с полевым транзистором: Конечно же, можно воспользоваться китайским мосфет-модулем! Пин VCC кстати можно не подключать, он никуда не подведён на плате.

Управление

Подключенная через транзистор лента управляется точно так же, как светодиод в предыдущей главе, то есть все примеры кода с миганием, плавным миганием и управление потенциометром подходят к этой схеме. Про RGB и адресные светодиодные ленты мы поговорим в отдельных уроках.

Питание и мощность

Светодиодная лента потребляет немаленький ток, поэтому нужно убедиться в том, что выбранный блок питания, модуль или аккумулятор справится с задачей. Но сначала обязательно прочитайте урок по закону Ома! Потребляемая мощность светодиодной ленты зависит от нескольких факторов:

  • Яркость. Максимальная мощность будет потребляться на максимальной яркости.
  • Напряжение питания (чаще всего 12V). Также бывают 5, 24 и 220V ленты.
  • Качество, тип и цвет светодиодов: одинаковые на вид светодиоды могут потреблять разный ток и светить с разной яркостью.
  • Длина ленты. Чем длиннее лента, тем больший ток она будет потреблять.
  • Плотность ленты, измеряется в количестве светодиодов на метр. Бывает от 30 до 120 штук, чем плотнее – тем больший ток будет потреблять при той же длине и ярче светить.

Лента всегда имеет характеристику мощности на погонный метр (Ватт/м), указывается именно максимальная мощность ленты при питании от номинального напряжения. Китайские ленты в основном имеют чуть меньшую фактическую мощность (в районе 80%, бывает лучше, бывает хуже). Блок питания нужно подбирать так, чтобы его мощность была больше мощности ленты, т.е. с запасом как минимум на 20%.

    Пример 1: нужно подключить 4 метра ленты с мощностью 14 Ватт на метр, лента может работать на максимальной яркости. 14*4 == 56W, с запасом 20% это будет 56*1.2

70W, ближайший блок питания в продаже будет скорее всего на 100W.

  • Пример 2: берём ту же ленту, но точно знаем, что яркость во время работы не будет больше половины. Тогда можно взять блок на 70 / 2 == 35W.
  • Важные моменты по току и подключению:

    • Подключение: допустим, у нас подключено ленты на 100W. При 12 Вольтах это будет 8 Ампер – весьма немаленький ток! Ленту нужно располагать как можно ближе к блоку питания и подключать толстыми (2.5 кв. мм и толще) проводами. Также при создании освещения есть смысл перейти на 24V ленты, потому что ток в цепи будет меньше и можно взять более тонкие провода: если бы лента из прошлого примера была 24-Вольтовой, ток был бы около 4 Ампер, что уже не так “горячо”.
    • Дублирование питания: лента сама по себе является гибкой печатной платой, то есть ток идёт по тонкому слою меди. При подключении большой длины ленты ток будет теряться на сопротивлении самой ленты, и чем дальше от точки подключения – тем слабее она будет светить. Если требуется максимальная яркость на большой длине, нужно дублировать питание от блока питания дополнительными проводами, или ставить дополнительные блоки питания вдоль ленты. Дублировать питание рекомендуется каждые 2 метра, потому что на такой длине просадка яркости становится заметной уже почти на всех лентах.
    • Охлаждение: светодиоды имеют не 100% КПД, плюс ток в них ограничивается резистором, и как результат – лента неслабо греется. Рекомендуется приклеивать яркую и мощную ленту на теплоотвод (алюминиевый профиль). Так она не будет отклеиваться и вообще проживёт гораздо дольше.

    Видео


    Подключение светодиода к Ардуино

    В этом уроке мы узнаем, как правильно выполнить подключение светодиода к плате Ардуино и как организовать управление им с помощью скетча. Для работы с проектами вам потребуется плата Arduino Uno, Nano или Mega, а также установленная на компьютер программа Arduino IDE. Если у вас нет возможности собрать схему своими руками, можно воспользоваться встроенными светодиодами на плате контроллера. Главное, чтобы была возможность подключиться к

    Подключение светодиода к Ардуино

    Светодиод – один из самых распространенных электронных компонентов, применяемых в электротехнических проектах. И естественно то, что любые DIY проекты начинаются с примеров работы со светом – мигание, мерцание, переключение. Существует огромное количество светодиодов разных вариантов и моделей в разных корпусах и с различными характеристиками. Более подробно мы писали об этом в статье с описанием принципа работы светодиода. Мы с вами будем использовать самые простые и дешевые компоненты, которые можно без труда купить в любом интернет-магазине.

    Правила подключения

    Главное, что нам нужно знать о светодиодах (кроме того, что они светятся) – что это полупроводниковый прибор. Свет в виде испускаемых фотонов возникает в специальном слое (pn – переходе), когда через него проходит определенный ток. Принцип работы светодиода показан на следующей картинке.

    При подключении светодиодов важно знать два главных правила:

    • У светодиода есть положительный и отрицательный контакты, поэтому важно соблюдать полярность при подключении.
    • У светодиодов есть ограничения по протекающему через них току, поэтому необходимо обеспечивать правильный режим электропитания. Впрочем, это касается любых электронных приборов.

    Полярность светодиодов

    Первое правило легко соблюдать, если знать, где у светодиода минус, а где плюс. Тут на помощь приходят правила маркировки. Мы смотрим на ножки и видим, что они разного размера. Более длинная ножка означает плюс. Если нет возможности сравнить длину или кто-то уже до вас отрезал часть ножек, мы ощупываем корпус (визуально определить будет сложно) – с одной из сторон корпус слегка обрезан (скошен), с этой стороны находится минус.

    Полярность светодиодов

    Что будет, если перепутать ножки местами и поменять полярность подключения? К счастью – ничего. Ничего не сгорит, но и светиться тоже ничего не будет. Диод, включенный неправильно, просто размыкает цепь. Естественно, до определенного предела, т.к. если мы подадим достаточно большой ток, то рано или поздно случится пробой и устройство перестанет работать совсем.

    Ограничение по току

    Правило ограничения по току тоже легко выполнить. Нужно лишь получить в спецификации к вашему светодиоду значение максимального тока для данной модели и добавить в схему сопротивление, обеспечивающее нужный ток в цепи. Все это легко рассчитывается с помощью закона Ома и многочисленных калькуляторов, доступных в интернете. Чтобы не усложнять процесс лишними расчетами (это мы сделали в другой статье) просто даем итоговый результат для работы с Ардуино.

    В наших первых проектах для самых распространенных светодиодов, доступных в стартовых комплектах, мы будем использовать резисторы 220 Ом. Если вы добавите к схеме резистор большего номинала, то ничего страшного не произойдет – просто диод будет светить не так ярко.

    Схема подключения светодиода

    Подключение светодиода к электрической цепи – достаточно простая операция. Нужно соединить соответствующие ножки с плюсом и минусом. Длинную ножку подключаем к той части цепи, которая ведет в итоге к плюсу. Важно не забыть включить в цепь резистор.

    Схема подключения светодиода

    Может возникнуть вопрос, как соединить провода. Мы можем держать их руками и зубами, можно выполнить скрутку, можно спаять. Но самым простым и довольно надежным способом соединения является использование макетных плат. Мы писали о них в статье о платах прототипирования.

    Схема подключения к плате Arduino Nano или Uno

    Чтобы подключить светодиод к Ардуино надо понять, где на этой плате будет плюс, где минус. Ведь светодиод – устройство электрическое, для его работы нужна электрическая цепь с плюсом и минусом. Первое, что можно сделать – это подключить питание к выводу 5В платы Uno. Свет будет гореть, но таким устройством управлять с помощью скетча невозможно. Свет будет гореть до тех пор, пока включено питание. Конечно, можно выключать питание и уводить плату в режим сна в программе, но это уже тема отдельной статьи.

    Подключение светодиода напрямую к пину питания Ардуино

    Правильным вариантом подключения является использование пинов (разъемов) платы, на которые мы можем подавать напряжение из скетча. Тут нет ничего сложного, если представить плату Ардуино в виде батарейки с большим количеством положительных и отрицательных полюсов. Мы просто включаем или выключаем нужные разъемы, подавая на подключенные к ним устройства напряжение и ток.

    Начнем с отрицательных полюсов. Все минусы платы обозначены одним словом – GND, сокращенное от ground – земля («земля» или «корпус» – так часто называют общую линию для электрической схемы). На плате Arduino Uno или Nano можно найти три таких контакта: возле 13 пина и на другой стороне, в зоне разъемов питания.

    Все остальные цифровые или аналоговые пины (с номерами или обозначениями A0-A5) могут быть и плюсами и минусами. Если мы укажем в программе, что на нужный нам порт надо подать напряжение (высокий уровень сигнала), то он становится плюсом. Если укажем низкий уровень сигнала, то пин станет «минусом». Не будем вдаваться в тонкости и расчеты, наша задача пока понять основы.

    Пошаговая инструкция

    Итак, нам нужно подключить светодиод к плате. Для этого мы соединяем длинную ножку к плюсу, т.е. к тому участку схемы, который ведет к цифровому или аналоговому разъему платы. Но делаем это не сразу, а через резистор, который уже потом подключается к пину 13. Короткую ножку (минус) подключаем к минусу – к пину GND. Вот так это выглядит на схеме.

    Подключение светодиода к Arduino Uno

    Можно поменять местами резистор и светодиод – подключить GND к резистору, а плюс через напрямую к цифровому пину. Ничего от этого не изменится. Если вы захотите поменять местами провода, обязательно обращайте внимание на то, что ножки диода должны стоять длинной стороной к проводам, ведущим к пинам платы и короткой – к пинам с обозначением GND.

    Для упрощения работы, подключите светодиод к 13 пину по схеме, представленной на рисунке. Собрав схему и включив питание, мы можем увидеть, как наш светодиод замигает уже при старте. Если в плате загружен тот же начальный скетч маячка, то после инициализации светодиод будет мигать и увидим, что теперь он мигает с частотой 1 раз в секунду. О том, как загрузить скетч в ардуино, можно прочитать в нашей статье о проектах для начинающих.

    Встроенный светодиод в Arduino Uno и Nano

    На самом деле нам не обязательно знать о нюансах работы со светодиодами для начала практической деятлеьности. Первые эксперименты вполне можно провести со встроенным светодиодом платы Ардуино. В подавляющем большинстве плат он будет подключен к пину 13. Вы можете без труда найти светящиеся элементы платы – они загораются и мигают разным цветом при включении. Это и есть встроенные светодиоды.

    Далеко не все “лампочки на плате” доступны нам для управления из скетча. Некоторые из них служат индикаторами обмена данными через те или иные протоколы (например, UART), другие информируют о включении питания и режиме работы платы. Светодиод, присоединенный к пину 13 платы может загореться и погаснуть при включении платы, а затем его работа определяется встроенным скетчем.

    На некоторых вариантах плат количество источников света ограничено и 13 пин оказывается не подключенным. Это делается ради экономии потребляемой электроэнергии, ведь led-лампочка всегда приводит к повышенному потреблению электричества. В некоторых проектах, требующих увеличенного времени работы от аккумуляторов, “прожорливые лампочки” приходится выпаивать принудительно.

    Подключение нескольких светодиодов

    Для подключения нескольких светодиодов к ардуино нужно просто подключить каждый из них к своему цифровому порту по той же схеме. Например, для создания проекта «Мигалка» можно взять два светодиода красного и синего цвета, подключив через сопротивление их положительные (длинные ножки)контакты к 13 и 12 пину соответственно. Короткие ножки подключаются к минусу – земле.

    Схема подключения светодиодов проекта Мигалка

    Мы уже знаем, что на плате нас дожидаются три разъема с таким обозначением («GND»), можно подключать к любому. Если разъемов питания будет не хватать, у нас есть три варианта.

    • Сформировать нужные уровни питания на свободных пинах. Например, подав в скетче низкий уровень сигнала на пин 5, мы получим на этом разъеме необходимый нам «минус».
    • Использовать макетную плату, на которой есть отличные варианты для раздачи «плюсов и минусов» через общие линии питания (смотрите статью на нашем сайте).
    • Использовать специальные платы расширения Sensor Shield, у которых для каждого пина отдельно выводятся пины с питанием и землей.

    Точно так же вы сможете подключить и следующие светодиоды, приступив к проектам светофор или светодиодная лента.

    Имейте в виду, что подключение более 3 светодиодов создает достаточно большую нагрузку на модуль питания платы Arduino. Поэтому не рекомендуется устраивать длительное одновременное включение множества светодиодов.

    Управление светодиодом

    Подключив светодиод к Ардуино, мы получаем очень удобный инструмент для управления им. Ведь нам не нужно ничего включать или выключать физически. Достаточно просто указать в программе нужные инструкции, чтобы сама плата подавала напряжение на нужные пины, включая или выключая наш светодиод. Единожды загрузив программу в память контроллера, мы заставим его выполнять нужный нам алгоритм каждый раз, когда будет подключено питание.

    Включение и выключение светодиода в Ардуино

    Включение светодиода произойдет в тот момент, когда мы подадим на пин, к которому он подключен, высокий уровень сигнала (напряжение). За это в Ардуино отвечает функция digitalWrite со вторым параметром HIGH. Например, для светодиода, подключенного к пину 12 команда будет выглядеть так: digitalWrite (12, HIGH);

    Чтобы выключить светодиод, мы используем ту же команду, но с параметром LOW: digitalWrite(12, LOW). Если мы вызовем первую команду, а потом чрез какой-то промежуток времени вторую, то у нас светодиод сначала загорится, а потом потухнет. Зациклив включение и выключение, мы получим постоянно включающийся и выключающийся мигающий маячок.

    Бывают ситуации, когда светодиод горит не очень ярко и непонятно, что тут пошло не так. На самом деле нужно в первую очередь проверить, не забыли ли вы сконфигурировать пин в качестве выходного. Это делается добавлением функции pinMode (обычно в блоке setup()). Для нашего варианта функция будет выглядеть так: pinMode(12, OUTPUT);

    Управление яркостью светодиода

    Мы можем не только включать или выключать свет, но и управлять его яркостью. Для этого используется специальная технология с красивым названием ШИМ. Подключившись к пинам контроллера, поддерживающим ШИМ, можно регулировать интенсивность свечения с помощью функции analogWrite(). Мы должны указывать ей в качестве параметров номер пина и значение из диапазона от 0 до 255. Чем больше число, тем ярче будет светить лампочка. Например, для пина 3 пример будет выглядеть так: analogWrite(3, 255) или analogWrite(3, 100). В первом случае яркость будет максимально возможная, во втором – гораздо меньше.

    Заключение

    Подключить светодиод к своей схеме на Ардуино – несложное занятие. Просто соединяем ножки в правильной последовательности и не забываем о токоограничивающем резисторе. Главное преимущество Ардуино в таких схемах – возможность программного управления светодиодом. Мы просто пишем в программе нужный алгоритм, загружаем его в контроллер и плата включает и выключает нужные нам пины.

    Можно подключать несколько светодиодов, но следить, чтобы не выйти в итоге за пределы ограничений по току. Можно не просто включать или выключать свет, но и управлять его яркостью. Для этого используем пины, поддерживающие ШИМ и функцию analogWrite.

    Более подробно о подключении и управлении светодиодами на ардуино вы сможете узнать в статьях с описанием таких проектов как мигалка, маячок, светофор.

    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: