Как подключить светодиод к Arduino
Содержание
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 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:
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:
- Амперметры. Один прибор включается последовательно до резистора, а другой — между резистором и светодиодом.
- 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:
- Через макетную плату.
- Через пайку элементов.
Для работы с макетной платой понадобятся:
- провода типа «папа-папа»;
- светодиод;
- резистор на 220 В.
Инструкция по подключению:
- Провод одним концом подключается к контакту, с которого будет подаваться питание, а другим — к гнезду на сборочном поле макетной платы.
- Последовательно питанию в гнездо макетного поля подключается резистор (полярность не важна).
- Последовательно с резистором подключается светодиод (анодом к резистору).
- 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:
- В функции инициализации void setup()/code обозначить нужный вывод как выход (например: pinMode(13, OUTPUT); ).
- 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».
Источник: