В этом уроке мы поговорим об основах схемотехники, применительно к Arduino. И начнем, конечно же, с закона Ома, так как это основа всей схемотехники. Так же в этом уроке мы поговорим о сопротивлении, стягивающих и подтягивающих резисторах, расчете силы тока и напряжения.
В этом уроке используется:
| Большая макетная плата на 1600 точек с 4 шинами питания: | Купить |
| Набор резисторов из 100 штук на все случаи: | Купить |
| Набор светодиодов из 100 штук: | Купить |
| 5 штук кнопок в удобной форме: | Купить |
| Соединительные провода 120 штук: | Купить |
| Потенциометры с колпачками 5 штук: | Купить |
Закон Ома
Закон Ома гласит следующее: V = IR. V — это напряжение (измеряется в вольтах). I — это сила тока (измеряется в амперах). R — это сопротивление (измеряется в омах). Определение вы можете почитать на википедии.
В прошлых уроках мы подключали светодиод через резистор. Давайте разберемся зачем нужен этот резистор и как рассчитать необходимый номинал. Дело в том что пин Arduino Uno выдает 5 В, а светодиоду нужно всего 3 В. Если резистор не ставить то светодиод будет потреблять гораздо больше тока чем ему необходимо. Это приведет к более быстрой разрядке аккумулятора (если ваша ардуино питается от него), к неправильному цвету свечения (если светодиод цветной) и к быстрому перегоранию светодиода. Для того что бы рассчитать номинал резистора надо знать напряжение и силу тока необходимую для конкретного светодиода. Светодиоды бывают разные, но с ардуино используются светодиоды потребляющие 20 мА и работающие от 2 В. Эти параметры можно посмотреть на сайте производителя или узнать у продавца.
Теперь нам надо просто подставить эти данные в формулу и вычислить сопротивление: R = V / I = 3 В / 20 мА = 150 Ом. Вот и все. Теперь мы знаем какой резистор необходим для подключения светодиода к плате Ардуино.
Подтягивающее и стягивающее сопротивление
В одном из прошлых уроков при подключении кнопки к ардуино, мы использовали стягивающий резистор. Сейчас самое время разобраться зачем он там нужен.
Мы использовали резистор номиналом 10 кОм, который стягивал вход ардуино с землей. Так мы избавились от электрического шума, который мог давать помехи и мешать точно отслеживать нажатие кнопки. Для стягивания необходимо использовать резистор большого номинала. Можно взять и 1 кОм, но рекомендуется использовать больше.
Подтягивающее сопротивление мы пока не использовали в уроках. Оно работает по такому же принципу как и стягивающее, но подключается к линии 5 В. Подключенная таким образом кнопка по умолчанию будет отдавать сигнал HIGH.
Все неправильно! Учите закон Киргофа!
всё не правильно! КирХгофа !
R=(U-Uled)/I,
где U — напряжение на выводе Arduino, Uled — паспортное напряжение светодиода, I — паспортный ток светодиода. И чтобы не насчитать немыслимых чисел, считать нужно в кратных единицах. Если У вас вольты, значит амперы и омы, если миллиамперы, значит милливольты и миллиомы. К вашему примеру:
R = (5-2)/0,02 = 150 Ом.
Да вообще всё написано сумбурно и местами с ошибками. Для светодиодов нормируется не напряжение, а рабочий ток. При номинальном токе для одной и той же модели светодиодов разброс напряжений может быть достаточно заметным. Вообще светодиод для иллюстрации закона Ома не очень подходит, т.к. имеет нелинейную вольт-амперную характеристику. Явная же ошибка в том, что сначала пишут «Arduino Uno выдает 5 В, а светодиоду нужно всего 3 В», а потом «с ардуино используются светодиоды потребляющие 20 мА и работающие от 2 В» (что ближе к истине). При расчёте нет никакого пояснения, почему при «подстановке этих данных» в формулу вдруг оказалось 3В, а не 2В (статья ж рассчитана на людей, не знающих закона Ома, поэтому вряд ли они имеют представление о делителе напряжения).
Про подтягивающее/»стягивающее» сопротивление. В предыдущих уроках про это уже было. И тут ничего нового. Более того, никаких пояснений, почему появляется шум на входах и почему подключение резистора помогает от него избавиться.