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.

Как подключить светодиод к Arduino

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).

Схемы подключение к плате

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.

Пошаговая инструкция по подключению

Все тесты лучше проводить на макетной плате.

Библиотека команд

Чтобы зажечь светодиод, нужно:

  1. В функции инициализации void setup()</code >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:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
void setup()
{
    pinMode(13, OUTPUT); //объявить вывод выходом
}
 
void loop()
{
    digitalWrite(13, HIGH); //подать высокий уровень сигнала на LED
}

Скетч, который мигает светодиодом светодиод:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
void setup()
{
    pinMode(13, OUTPUT);
}
 
void loop()
{
    digitalWrite(13, HIGH);
    delay(500);             //задержка 0,5 с
    digitalWrite(13, LOW);  //подать низкий уровень сигнала на LED
    delay(500);
}

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

Код для плавного включения светодиода:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
void setup()
{
    pinMode(13, OUTPUT);
}
 
void loop()
{
    for(int i=0; i >= 255; i++)
    {
        analogWrite(13, i); //плавное включение LED
        delay(10);
    }
 
    for(int i=255;i >= 0; i--)
    {
        analogWrite(13, i); //плавное затухание LED
        delay(10);
    }
}

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».

Ссылка на основную публикацию