Подключение светодиода к Arduino

2837

Для начала разберемся что такое светодиод и как он работает. Светодиод — это полупроводниковый элемент, который, при прохождении через него электрического тока излучает свет. Светодиод пропускает ток только в одном направлении от анода к катоду. Подробнее на вики. Это значит что при подключении необходимо соблюдать полярность. Также нужно учитывать, что для каждого светодиода существует допустимая сила тока. Узнать параметры светодиода можно у производителя или продавца.

Узнать полярность светодиода можно по нескольким признакам:

  • Нога анода (+) обычно чуть длиннее
  • Пластиковый бортик светодиода может быть немного усечен со стороны катода (-)
  • Если присмотреться то внутри пластика можно увидеть 2 части светодиода. Анод (+) обычно меньше
  • Можно использовать мультиметр в режиме прозвонки. Светодиод пропускает ток только от анода (+) к катоду (-)
  • Можно подключить к питанию (подходящему по силе тока и напряжению). Если светодиод не светится, значит подключен не той стороной. Просто переверните его.
Определение полярности светодиода

Теперь поговорим о подключении светодиода к плате Ардуино. Цифровые пины Ардуино способны выдавать ток до 40 мА, но для большинства светодиодов это слишком много. Самые простые и дешевые светодиоды обычно имеют значение предельно допустимого тока в 20 мА. Это значит, что подключив светодиод напрямую к пину Ардуинки, он быстро выйдет из строя. Что бы этого не произошло необходимо использовать токоограничивающий резистор. Можете почитать статью о резисторах, где я рассказывал про токоограничивающие резисторы и расчет необходимого номинала. Так же вам может пригодиться онлайн калькулятор маркировки резисторов для того, что бы найти или купить постоянные резисторы нужного номинала.

Расчет постоянного резистора для светодиода

Выход ардуино имеет напряжение 5 вольт и способен подать ток гораздо выше допустимого для светодиода. Так же необходимо учитывать, что сопротивление светодиода и без того низкое, так еще и падает во время работы.

Используя закон Ома мы можем увидеть, что сила тока будет расти при падении сопротивления и при одинаковом напряжении. Это значит что светодиод требующий 20 мА для работы, будет пропускать через себя более сильный ток и попросту сгорит. Тут то нам и поможет обычный постоянный резистор.

Что бы вычислить необходимый номинал резистора нам необходимо знать характеристики источника питания и характеристики светодиода. А характеристики светодиода можно посмотреть в его техническом описании, или спросить у продавца. Обычно это ток 20 мА и падение напряжения 2 В.

  • Vps — напряжение источника питания (5 Вольт)
  • Vdf — падение напряжения на светодиоде (2 Вольта)
  • If — номинальный ток светодиода (20 миллиампер или 0.02 Ампера)

Теперь подставим наши данные в формулу закона Ома для расчета сопротивления. Если кто забыл то напомню: R = U / I (сопротивление равно напряжению деленному на силу тока). Подставляем наши данные: R = (Vps — Vdf) / If = (5В — 2В) / 0.02А = 150 Ом

Теперь мы просто берем резистор на 150 Ом и ставим его перед или после светодиода (без разницы).

Мы будем подключать светодиод к цифровому пину с поддержкой ШИМ, для того что бы мы могли управлять не только включением и отключением но еще и яркостью светодиода. Советую почитать про характеристики, возможности и распиновку Ардуино нано. Код скетча будет одинаковым для Arduino Nano и Arduino Uno. Его я тоже объясню чуть позже. В качестве токоограничивающего сопротивления я буду использовать постоянный резистор на 150 Ом. Можно использовать резисторы и схожих номиналов, но при меньшем сопротивлении светодиод будет сильнее греться, а при большем будет светить тусклее. Я рекомендую использовать резисторы сопротивлением от 120 Ом и до 250 Ом для самых простых 5 мм светодиодов. Вот наглядная схема подключения светодиода к ардуино нано:

Схема подключения светодиода к Arduino Nano V3

Подключение светодиода к Arduino Uno

Здесь все точно так же как и в прошлом примере, только я решил не использовать макетную плату. Резистор точно такой же на 150 Ом.

Схема подключения светодиода к Arduino Uno R3

Скетч для управления светодиодом с помощью Arduino

Мы подключили светодиод к Arduino как показано на схемах выше. Теперь нам нужно написать программу для управления этим светодиодом. Для написания и загрузки прошивок в микроконтроллер обычно используется Arduino IDE. Мы рассмотрим самый простейший пример. Просто будем мигать светодиодом. Вот сам код скетча:

// Моргаем светодиодом каждую секунду
int ledPin = 3; // переменная с пином подключенного светодиода

void setup() {
	pinMode(ledPin, OUTPUT);       // назначаем наш пин "выходом"
}

void loop() {
	digitalWrite(ledPin, HIGH);   // включаем светодиод
	delay(1000);                  // ждем 1000 миллисекунд (1 секунда)
	digitalWrite(ledPin, LOW);    // выключаем светодиод
	delay(1000);                  // ждем еще 1 секунду
}

Думаю тут все понятно. Если же нет то можете ознакомиться с разделами сайта «Аrduino для начинающих» и «Программирование«.

Ардуино