Kaip prijungti šviesos diodą prie "Arduino" plokštės

"Arduino" platforma yra labai populiari visame pasaulyje. Tai ideali priemonė pirmiesiems žingsniams mokantis programuoti ir valdyti aparatinę įrangą. Tobulėjant įgūdžiams, galite išplėsti architektūrą pridėdami periferinių plokščių ir kurti sudėtingesnes sistemas, kuriose veikia sudėtingesnės programos. "Arduino Uno" ir "Arduino Nano" plokštės tinka pradiniam mokymui. Šias plokštes naudosime kaip pavyzdį, kaip prijungti šviesos diodą prie "Arduino".

Kas yra "Arduino Uno" ir "Arduino Nano"?

"Arduino Uno" plokštės pagrindas yra mikrovaldiklis ATmega328. Jame taip pat yra papildomų elementų:

• kvarcinis rezonatorius;
• atstatymo mygtukas;
• USB jungtis;
• integruotas įtampos reguliatorius;
• maitinimo jungtis;
• Keletas šviesos diodų, rodančių režimą;
• USB ryšio lustas;
• Mikroschemoje esanti programavimo jungtis;
• Keletas kitų aktyviųjų ir pasyviųjų elementų.

Visa tai leidžia atlikti pirmuosius žingsnius nenaudojant lituoklio ir išvengti spausdintinės plokštės kūrimo etapo. Įrenginys maitinamas iš išorinio 7...12 V maitinimo šaltinio arba per USB jungtį. Be to, modulis prijungiamas prie kompiuterio, kad būtų galima įkelti eskizą. Plokštė turi 3,3 V maitinimo šaltinį išoriniams įrenginiams. Galima naudoti 6, 14 bendrosios paskirties skaitmeninių išėjimų. Skaitmeninės išvesties apkrovos galia, kai maitinama 5 V įtampa, yra 40 mA. Tai reiškia, kad šviesos diodas gali būti tiesiogiai prijungtas prie jo per ribinis rezistorius.

Arduino Uno.

"Arduino Nano" plokštė yra visiškai suderinama su "Uno", tačiau ji yra mažesnė ir turi tam tikrų skirtumų bei supaprastinimų, kaip parodyta lentelėje.

"Arduino Nano".

Šie skirtumai nėra esminiai ir nėra svarbūs šios apžvalgos temai.

Ko reikia norint prijungti šviesos diodą prie "Arduino" plokštės

Yra dvi LED jungimo galimybės. Mokymosi tikslais galite pasirinkti bet kurį iš jų.

1. Naudokite įmontuotą šviesos diodą. Šiuo atveju nieko daugiau nereikia, išskyrus kabelį, skirtą prijungti prie kompiuterio per USB - maitinimui ir programavimui. Plokštei maitinti nėra prasmės naudoti išorinį maitinimo šaltinį: srovės suvartojimas nedidelis.
   USB A-B laidas "Arduino Uno" prijungti prie kompiuterio.
2. Išorinių šviesos diodų prijungimas. Be to, jums reikės šių dalykų:
   • Pats šviesos diodas;
   • 0,25 W srovės ribotuvo rezistorius (arba daugiau), kurio vardinė vertė 250-1000 omų (priklausomai nuo šviesos diodo);
   • Laidai ir lituoklis išorinei grandinei prijungti.

Prijunkite išorinį šviesos diodą tiesiai prie valdiklio išvesties.

Šviesos diodai katodu prijungiami prie bet kurio skaitmeninio mikrovaldiklio kontakto, o anodas - prie bendro laido per balastinį rezistorių. Jei šviesos diodų skaičius didelis, gali prireikti papildomo maitinimo šaltinio.

Ar galima prie vieno kaiščio prijungti kelis šviesos diodus

Gali prireikti prijungti išorinį šviesos diodą arba šviesos diodų grupę prie bet kurio iš kaiščių. Kaip minėta, vieno mikrovaldiklio kaiščio apkrova yra maža. Prie jo galima tiesiogiai lygiagrečiai prijungti vieną arba du šviesos diodus, kurių vartojama srovė yra 15 mA. Nepatartina bandyti kaiščio atsparumą apkrovai, kuri yra ties jo galimybių riba arba už jos ribų. Geriau rinktis tranzistorinį jungiklį (lauko arba bipolinį). (lauko arba dvipolio).

Šviesos diodo prijungimas per dvipolio triodo tranzistoriaus jungiklį.

Rezistorius R1 turi būti parinktas taip, kad juo tekanti srovė neviršytų išėjimo srovės pralaidumo. Geriau vartoti pusę arba mažiau didžiausios leistinos dozės. Taigi, norėdami nustatyti vidutinę srovę 10 mA., varža, esant 5 voltų maitinimo įtampai, turėtų būti 500 omų..

Kiekvienas šviesos diodas turi turėti savo balastinį rezistorių, jo pakeitimas vienu bendru rezistoriumi yra nepageidautinas. Rbal reikia parinkti taip, kad būtų nustatyta kiekvieno šviesos diodo darbinė srovė. Taigi, kai maitinimo įtampa yra 5 voltai, o srovė 20 mAvarža turėtų būti 250 omų arba artimiausia standartinė vertė.

Reikia stebėti, kad bendra srovė per tranzistoriaus kolektorių neviršytų maksimalios vertės. Pavyzdžiui, KT3102 tranzistoriaus didžiausias Ik turėtų būti ne didesnis kaip 100 mA. Tai reiškia, kad galima prijungti ne daugiau kaip 6 šviesos diodus, kurių srovė 15 mA. Jei to nepakanka, reikia naudoti stipresnį jungiklį. Tai vienintelis apribojimas, kodėl tokioje grandinėje galima rinktis n-p-n tranzistorių. Teoriškai reikėtų atsižvelgti į triodo stiprinimą, tačiau tam tikromis sąlygomis (įėjimo srovė 10 mA, išėjimo srovė 100 mA) jis turėtų būti ne mažesnis kaip 10. Šį h21e gali sukurti bet kuris šiuolaikinis tranzistorius.

Ši grandinė tinka ne tik mikrovaldiklio išėjimo srovei didinti. Tokiu būdu galima prijungti pakankamai galingas pavaras (reles, solenoidus, elektros variklius), maitinamas aukštesne įtampa (pvz., 12 V). Skaičiuodami imkite atitinkamą įtampos vertę.

Taip pat galima naudoti MOSFET tranzistoriaitačiau jiems atidaryti gali reikėti didesnės įtampos, nei gali užtikrinti "Arduino" išvestis. Tokiu atveju reikia numatyti papildomas grandines ir elementus. Kad to išvengtumėte, turėtumėte naudoti vadinamuosius "skaitmeninius" lauko tranzistorius - jiems reikia tik 5 5 voltų atidaryti. Tačiau jie yra retesni.

Programinės įrangos valdymas šviesos diodais

Paprasčiausias šviesos diodo prijungimas prie mikrovaldiklio išvesties nedaug ką duoda. Reikia išmokti programiškai valdyti šviesos diodą iš "Arduino". Tai galite padaryti naudodami "Arduino" kalbą, pagrįstą C (C) kalba. Ši programavimo kalba yra C adaptuota pradiniam mokymui. Išmokus ją, pereiti prie C++ nebus sunku. Norėdami rašyti eskizus (taip vadinamos "Arduino" programos) ir juos gyvai derinti, turėtumėte atlikti šiuos veiksmus:

• asmeniniame kompiuteryje įdiekite "Arduino IDE" aplinką;
• gali tekti įdiegti USB ryšio lusto tvarkyklę;
• prijunkite plokštę prie kompiuterio USB-mikroUSB kabeliu.

"Arduino IDE" sąsaja kviečia rašyti programą.

Kompiuterinius simuliatorius galima naudoti paprastoms programoms ir grandinėms derinti. Pavyzdžiui, "Proteus" (nuo 8 versijos) palaiko "Arduino Uno" ir "Nano" plokščių modeliavimą. Simuliatorius patogus tuo, kad neįmanoma išjungti lygintuvo, jei grandinė sumontuota neteisingai.

"Arduino" su prijungtu šviesos diodu modeliavimas programoje "Proteus 8.23".

Schemas sudaro du moduliai:

• sąranka - atliekamas vieną kartą, kai programa paleidžiama, ir inicializuoja geležies kintamuosius ir režimus;
• kilpa - po sąrankos atliekamas cikliškai iki begalybės.

Tinklalapiui LED gali naudoti bet kurį iš 14 laisvų kontaktų, kurie dažnai neteisingai vadinami prievadais. Supaprastintai kalbant, prievadas iš tikrųjų yra kaiščių grupė. Kaištis yra tik elementas.

Nagrinėjamas 13 kontakto valdymo pavyzdys - prie jo plokštėje jau yra prijungtas šviesos diodas (per "Uno" plokštėje esantį kartotuvo stiprintuvą, "Nano" plokštėje - per rezistorių). Norėdami dirbti su prievado kaiščiu, turite jį sukonfigūruoti įvesties arba išvesties režimu. Tai patogu atlikti sąrankos korpuse, tačiau nebūtina - kaiščių priskyrimą galima keisti dinamiškai. Tai reiškia, kad vykdant programą prievadas gali veikti kaip įvesties arba išvesties prievadas.

"Arduino" 13 kontakto (ATmega 328 B prievado PB5 kontakto) inicializacija atrodo taip:

void setup ()

{

pinMode (13, Išvestis);

}

Įvykdžius šią komandą, plokštės 13 kaištis bus išvesties režime ir pagal nutylėjimą bus žemo loginio lygio. Vykdant programą į jį galima įrašyti nulį arba vienetą. Vieno iš jų užrašas atrodo taip:

void loop ()

{

digitalWrite (13, HIGH);

}

Plokštės 13 kaištis dabar bus nustatytas į aukštą lygį, loginį vienetą, ir jį galima naudoti šviesos diodui įjungti.

Norint užgesinti šviesos diodą, išvestis turi būti nustatyta į nulį:

digitalWrite (13, LOW);

Į atitinkamus prievado registro bitus pakaitomis įrašydami vienetą ir nulį, galite valdyti išorinius įrenginius.

Dabar galime patobulinti "Arduino" programą, kad valdytume šviesos diodą, ir sužinoti, kaip mirksėti šviesą skleidžiančiam elementui:

void setup ()

{

pinMode (13, Išvestis);

}

void loop ()

{

digitalWrite (13, HIGH);

atidėjimas(1000);

digitalWrite (13, LOW);

atidėjimas(1000);

}

Komanda atidėjimas (1000) komanda sukuria 1000 milisekundžių arba vienos sekundės uždelsimą. Keisdami šią reikšmę galite keisti šviesos diodo dažnį arba mirksėjimo dažnį. Jei išorinį šviesos diodą prijungiate prie kito plokštės kaiščio, programoje taip pat reikia nurodyti ne 13, o 13 pasirinkto kaiščio numerį.

Kad būtų aiškiau, rekomenduojame peržiūrėti vaizdo įrašų seriją.

Įvaldę LED jungtį su "Arduino" ir išmokę ją valdyti, galite pereiti į kitą lygį ir rašyti kitas, sudėtingesnes programas. Pavyzdžiui, galite išmokti mygtuku perjungti du ar daugiau šviesos diodų, išoriniu potenciometru keisti mirksėjimo dažnį, PWM reguliuoti švytėjimo ryškumą arba keisti RGB emiterio spalvą. Iššūkių lygį riboja tik vaizduotė.