Kako povezati LED na ploščo Arduino

Platforma Arduino je zelo priljubljena po vsem svetu. Idealno orodje za prve korake v razvoju programiranja in upravljanja strojne opreme. Ko napredujete v spretnostih, lahko razširite arhitekturo z dodajanjem zunanjih naprav in gradite bolj zapletene sisteme, ki izvajajo bolj zapletene programe. Plošče Arduino Uno in Arduino Nano sta primerni za začetni trening. Na njihovem primeru je obravnavana povezava LED na Arduino.

Kaj je Arduino Uno in Arduino Nano

Osnova plošče Arduino Uno je mikrokrmilnik ATmega328. Ima tudi dodatne elemente:

• kremenčev resonator;
• gumb za ponastavitev;
• USB priključek;
• integriran stabilizator napetosti;
• priključek za napajanje;
• več LED za prikazovanje načinov;
• komunikacijski čip za kanal USB;
• konektor za programiranje v vezju;
• še nekaj aktivnih in pasivnih elementov.

Vse to vam omogoča, da naredite prve korake brez uporabe spajkalnika in se izognete fazi izdelave tiskanega vezja.Enota se napaja iz zunanjega vira napetosti 7..12 V ali preko USB priključka. Preko njega je modul povezan z osebnim računalnikom za prenos skice. Plošča ima 3,3 V vir napetosti za napajanje zunanjih naprav. Za delovanje je na voljo 6, 14 digitalnih izhodov splošnega namena. Nosilnost digitalnega izhoda pri 5 V je 40 mA. To pomeni, da se LED lahko nanjo neposredno poveže preko omejevalni upor.

Arduino Uno.

Plošča Arduino Nano je popolnoma združljiva z Uno, vendar je manjša in ima nekatere razlike in poenostavitve, navedene v tabeli.

Arduino Nano.

Razlike niso bistvene in niso pomembne za temo pregleda.

Kaj potrebujete za priključitev LED na ploščo Arduino

Obstajata dve možnosti za povezavo LED. Za namene učenja lahko izberete katero koli.

1. Uporabite vgrajeno LED. V tem primeru ni potrebno nič drugega, razen kabla za povezavo z računalnikom prek priključka USB - za napajanje in programiranje. Za napajanje plošče ni smiselno uporabljati zunanji vir napetosti: poraba toka je majhna.
   USB A-B kabel za povezavo Arduino Uno z osebnim računalnikom.
2. Priključite zunanje LED diode. Tukaj boste dodatno potrebovali:
   • sama LED;
   • tokovni omejevalni upor z močjo 0,25 W (ali več) z nazivno vrednostjo 250-1000 ohmov (odvisno od LED);
   • žice in spajkalnik za priključitev zunanjega vezja.

Priključite zunanjo LED neposredno na izhod krmilnika.

LED diode so povezane s katodo na kateri koli digitalni izhod mikrokrmilnika, anodo s skupno žico preko balastnega upora. Pri velikem številu LED bo morda potreben dodaten vir napajanja.

Ali je mogoče na en izhod priključiti več LED diod

Morda bo treba na katerega od izhodov priključiti zunanjo LED ali skupino LED. Nosilnost enega izhoda mikrokrmilnika je, kot rečeno, majhna. Eno ali dve LED diodi s tokovno porabo 15 mA je mogoče neposredno nanj priključiti vzporedno. Ni vredno testirati preživetja proizvodnje z obremenitvijo na meji možnosti ali jo preseči. Bolje je uporabiti stikalo na tranzistorju (poljski ali bipolarni).

Priključitev LED preko tranzistorskega stikala na bipolarni triodi.

Upor R1 mora biti izbran tako, da tok skozi njega ne presega nosilnosti izhoda. Bolje je vzeti polovico ali manj od maksimuma. Torej, za nastavitev zmernega toka v 10 mA, mora biti upor pri 5 voltih napajanja 500 ohmov.

Vsaka LED mora imeti svoj balastni upor, nezaželeno ga je zamenjati z enim skupnim. Rbal je izbran tako, da nastavi svoj obratovalni tok skozi vsako LED. Torej, za napajalno napetost 5 voltov in tok 20 mA, mora biti upor 250 ohmov ali najbližja standardna vrednost.

Treba je zagotoviti, da skupni tok skozi kolektor tranzistorja ne presega njegove največje vrednosti. Torej, za tranzistor KT3102 bi moral biti največji Ik omejen na 100 mA. To pomeni, da nanj ni mogoče priključiti več kot 6 LED s tokom. 15 mA. Če to ni dovolj, je treba uporabiti močnejši ključ.To je edina omejitev za izbiro n-p-n tranzistorja v takem vezju. Tudi tukaj je teoretično treba upoštevati ojačenje triode, vendar za te pogoje (vhodni tok 10 mA, izhod 100) mora biti le vsaj 10. Vsak sodoben tranzistor lahko proizvede tak h21e.

Takšno vezje je primerno ne samo za povečanje tokovnega izhoda mikrokrmilnika. Tako lahko priključite dovolj močne aktuatorje (releje, solenoidi, elektromotorji), ki jih napaja povečana napetost (na primer 12 voltov). Pri izračunu morate vzeti ustrezno vrednost napetosti.

Uporabite lahko tudi za izvajanje tipk MOSFET, vendar lahko za odpiranje zahtevajo višjo napetost, kot jo lahko odda Arduino. V tem primeru je treba zagotoviti dodatna vezja in elemente. Da bi se temu izognili, je treba uporabiti tako imenovane "digitalne" tranzistorje s polnim učinkom - potrebujejo 5 volt odpreti. Vendar so manj pogosti.

Programsko upravljanje LED

Preprosto priključitev LED diode na izhod mikrokrmilnika naredi malo. Programsko je treba obvladati nadzor LED iz Arduina. To je mogoče storiti v jeziku Arduino, ki temelji na C (C). Ta programski jezik je prilagoditev C za začetno učenje. Po obvladovanju bo prehod na C ++ enostaven. Če želite napisati skice (kot se imenujejo programi za Arduino) in jih odpraviti v živo, morate narediti naslednje:

• namestite Arduino IDE na osebni računalnik;
• morda boste morali namestiti gonilnik za komunikacijski čip USB;
• priključite ploščo na računalnik s kablom USB-microUSB.

Vmesnik razvojnega okolja Arduino IDE je povabilo k pisanju programa.

Računalniške simulatorje lahko uporabite za odpravljanje napak v preprostih programih in vezjih. Simulacijo delovanja plošč Arduino Uno in Nano podpira, na primer, Proteus (od različice 8). Priročnost simulatorja je, da je nemogoče onemogočiti strojno opremo z napačno sestavljenim vezjem.

Simulacija Arduina s priključeno LED v Proteusu 8.23.

Skice so sestavljene iz dveh modulov:

• nastaviti - se izvede enkrat ob zagonu programa, inicializira spremenljivke in načine delovanja strojne opreme;
• zanka – se izvaja ciklično po nastavitvenem bloku do neskončnosti.

Za LED povezava lahko uporabite katerega koli od 14 prostih zatičev (pin), ki se pogosto napačno imenujejo vrata. Pravzaprav so vrata, preprosto povedano, skupina zatičev. Pin je le element.

Primer krmiljenja je obravnavan za pin 13 - nanj je na plošči že priključena LED (preko ojačevalnika-sledilca na Uno plošči, preko upora na Nano). Za delo s pinom vrat mora biti konfiguriran v vhodnih ali izhodnih načinih. To je priročno narediti v telesu nastavitve, ni pa nujno - izhodni cilj se lahko dinamično spreminja. To pomeni, da lahko vrata med izvajanjem programa delujejo bodisi za vnos bodisi za izhod podatkov.

Inicializacija nožice 13 Arduina (pin PB5 vrat B mikrokrmilnika ATmega 328) je naslednja:

void setup()

{

pinMode(13, izhod);

}

Po izvedbi tega ukaza bo pin 13 na plošči deloval v izhodnem načinu, privzeto bo logično nizek. Med izvajanjem programa se vanj lahko zapiše nič ali ena. Zapis enote izgleda takole:

void loop()

{

digitalWrite(13, HIGH);

}

Zdaj bo pin 13 na plošči nastavljen visoko - logično in se lahko uporablja za prižiganje LED.

Če želite izklopiti LED, morate nastaviti izhod na nič:

digitalWrite(13, LOW);

Torej, če izmenično vpišete eno in nič v ustrezen bit registra vrat, lahko nadzorujete zunanje naprave.

Zdaj lahko zapletete program Arduino za nadzor LED in se naučite, kako utripati element, ki oddaja svetlobo:

void setup()

{

pinMode(13, izhod);

}

void loop()

{

digitalWrite(13, HIGH);

zamuda (1000);

digitalWrite(13, LOW);

zamuda (1000);

}

Ekipa zamuda (1000) ustvari zamudo 1000 milisekund ali eno sekundo. S spreminjanjem te vrednosti lahko spremenite frekvenco ali delovni cikel utripanja LED. Če je zunanja LED priključena na drug izhod plošče, morate v programu namesto 13 določiti številko izbranega zatiča.

Zaradi jasnosti priporočamo serijo videoposnetkov.

Ko ste obvladali LED povezave do Arduina in se naučili, kako ga nadzorovati, se lahko premaknete na novo raven in pišete druge, bolj zapletene programe. Naučite se lahko na primer preklopiti dve ali več LED diod z gumbom, spremeniti frekvenco utripanja z zunanjim potenciometrom, prilagoditi svetlost sijaja s pomočjo PWM, spremeniti barvo oddajnika RGB. Raven nalog je omejena le z domišljijo.