Последовательное включение светодиодов

Вместо заключения

На этом закончим разговор о подключении светодиодов к ардуино и управлении ими. Целью этой статьи было показать, как можно подключать светодиоды и управлять ими, а также был приведен пример плавной регулировки яркости светодиодов с помощью ШИМ. В следующих статьях мы подробнее рассмотрим вопросы ввода каких-либо данных и взаимодействия с Arduino, вопросы, связанные с ШИМ-регулированием, чтением аналоговых сигналов и прочее. Если вам интересно развитие этого проекта — подписывайтесь, ставьте лайки и оставляйте комментарии. Также хотелось бы увидеть какие-либо практические советы по реализации чего-либо.

Виды и особенности применения

Переменных резисторов существует немалое количество, с их помощью регулируют звук, громкость, подстраивают частоту, регулируют яркость света. В общем, практически везде, где происходят изменения настроек при помощи бегунков или вращением рукояток стоят эти элементы. Но для разных задач нужны резисторы с различным характером изменений или с разным числом выводов. Вот о разных видах регулируемых сопротивлений и поговорим.

Переменные резисторы бывают разных видов

Характер изменения сопротивления

Не стоит думать, что при перемещении подвижного контакта сопротивление изменяется линейно. Такие модели есть, но они используются в основном для регулировки или настройки, в делителях частоты. Гораздо чаще требуется нелинейная зависимость. Переменные резисторы с нелинейной характеристикой бывают двух типов:

• сопротивление изменяется по логарифмическому закону;

• по показательному типу (обратному логарифмическому).

В акустике используют нелинейные элементы с сопротивлением, которое имеет потенциальную зависимость, в измерительной аппаратуре — по логарифмическому.

Сдвоенные, тройные, счетверенные

В плеерах, радиоприемниках и некоторых других видах бытовой аппаратуры часто применяются сдвоенные (двойные) переменные резисторы. В корпусе элемента скрыты две резистивные пластины. Внешне от обычных они отличаются наличием двух рядов выводов. Бывают двух типов:

• С одновременным изменением параметров. Обычно применяются в стереоаппаратуре для одновременного изменения параметров двух каналов. Такие резисторы имеют запараллеленные бегунки. Поворачивая или сдвигая рукоятку, меняем сопротивление сразу двух резисторов.

• С раздельным изменением параметров. Называются еще соосными,  так как ось одного находится внутри оси другого. Если надо одной ручкой изменять различные параметры (громкость и баланс) подойдет этот тип резисторов. Механическая связь бегунков отсутствует, что позволяет менять сопротивление независимо друг от друга.

Обозначаются разные типы сдвоенных переменных резисторов на схемах по-разному. С наличием механической связи бегунков при близком расположении изображений резисторов на схеме, ставят связанные между собой стрелочки (на рисунке выше слева). Принадлежность к одному резистору указывается через нумерацию: две части обозначаются как R1.1 и R 1.2. Если обозначение частей спаренного переменного резистора находятся на схеме далеко друг от друга, связь указывается при помощи пунктирных линий (на рисунке выше справа). Буквенное обозначение такое же.

Так выглядят сдвоенные и тройные переменные сопротивления

Двойной регулируемый резистор без физической связи между бегунками на схемах ничем не отличается от обычного регулируемого. Отличают их по буквенному обозначению с двумя цифрами, разделенными точкой через — как у спаренного —  R15.1 и R15.2.

Частный случай сдвоенного переменного резистора — строенный, счетверенный и т.д. Они встречаются не так часто, все больше в акустической аппаратуре.

Дискретный переменный резистор

Чаще всего, изменение сопротивления при повороте ручки или передвижении ползунка происходит плавно. Но для некоторых параметров необходимо ступенчатое изменение параметров. Такие переменные сопротивления называют дискретными. Используют их для ступенчатого изменения частоты, громкости, некоторых других параметров.

Дискретный переменный резистор (со ступенчатой регулировкой) и его обозначение на схеме

Устройство этого типа резисторов отличается. По сути, внутри находится набор из постоянных резисторов, подключенных к каждому из выходов. При переключении подвижный контакт перескакивает с выхода на выход, подключая к цепи нужный в данный момент резистор. Принцип действия можно сравнить с многопозиционным переключателем.

С выключателем

Такие резисторы мы встречаем часто — в радио и других устройствах. Это с их помощью поворотом ручки включается питание, а затем регулируется громкость. Внешне их отличить невозможно, только по описанию.

Переменный резистор с выключателем в одном корпусе: внешний вид и обозначение на схемах

На схемах переменные резисторы с выключателем отображаются рядом с контактной группой, то что это единое устройство, отображается при помощи пунктирной линии, которая соединяет контактную группу с корпусом переменного резистора. С одной стороны — возле изображения сопротивления — пунктир заканчивается точкой. Она показывает, возле какого из выводов происходит разрыв цепи. При повороте руки регулятора в эту сторону питание отключается.

Как подключить семисегментный индикатор

Для занятия нам понадобятся следующие детали:

• плата Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega;
• одноразрядный семисегментный индикатор 5161as  / hdsp 7503;
• тактовая кнопка;
• резисторы 220 Ом;
• макетная плата (breadboard);
• провода «папа-папа».

Схема подключения семисегментного индикатора к Ардуино

Для использования модуля 5161as / hdsp 7503 без сдвигового регистра потребуется использовать большое количество пинов Arduino Uno для включения светодиодов на индикаторе. В первом примере мы будем просто поочередно включать / мигать светодиодами для индикации на панели различных чисел. Соберите схему, как на представленной выше картинке и загрузите следующий скетч в микроконтроллер.

Скетч. Вывод чисел на 7-сегментный индикатор Ардуино

#define A  8
#define B  7
#define C  6
#define D  5
#define E  4
#define F  3
#define G  2

void setup() {
   pinMode(A, OUTPUT);
   pinMode(B, OUTPUT);
   pinMode(C, OUTPUT);
   pinMode(D, OUTPUT);
   pinMode(E, OUTPUT);
   pinMode(F, OUTPUT);
   pinMode(G, OUTPUT);
}

void loop() {
   digitalWrite(A, LOW); //цифра один
   digitalWrite(B, HIGH);
   digitalWrite(C, HIGH);
   digitalWrite(D, LOW);
   digitalWrite(E, LOW);
   digitalWrite(F, LOW);
   digitalWrite(G, LOW);
   delay(1000);
   digitalWrite(A, HIGH); //цифра два
   digitalWrite(B, HIGH);
   digitalWrite(C, LOW);
   digitalWrite(D, HIGH);
   digitalWrite(E, HIGH);
   digitalWrite(F, LOW);
   digitalWrite(G, HIGH);
   delay(1000);
   digitalWrite(A, HIGH); //цифра три
   digitalWrite(B, HIGH);
   digitalWrite(C, HIGH);
   digitalWrite(D, HIGH);
   digitalWrite(E, LOW);
   digitalWrite(F, LOW);
   digitalWrite(G, HIGH);
   delay(1000);
}

Пояснения к коду:

1. скетч получается большим, поэтому мы ограничились тремя числами. Вывод других чисел на семисегментный индикатор Arduino не составит труда.

Устройство и принцип работы фоторезистора

Фоторезистором называют полупроводниковый прибор, у которого под воздействием света снижается электрическое сопротивление (у некоторых типов фоторезисторов сопротивление может уменьшаться на два- три порядка). Основной частью фоторезисторов является полупроводниковый элемент (например, сернистый свинец или сернистый кадмий), расположенный так, чтобы на него попадал свет.

Устройство фоторезистора, обозначение на электрических схемах

Явлением фотопроводимости называется увеличение электропроводности полупроводника под воздействием электромагнитного излучения. Принцип работы фоторезистора основан на появлении подвижных носителей заряда (электронов) в результате поглощения полупроводником световой энергии, вследствие чего уменьшается его сопротивление, т.е. возникает дополнительная электропроводность.

Устройство и принцип действия фоторезистора максимально просты, поэтому данные полупроводниковые приборы сегодня широко применяются во многих отраслях науки и техники. Это объясняется высокой чувствительностью фоторезисторов, малыми габаритами и простотой конструкции приборов, долговечностью в работе, а также возможностью обеспечить бесконтактные измерения и контроль.

Управление RGB светодиодом на Ардуино

Для занятия нам понадобятся следующие детали:

• плата Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega;
• макетная плата;
• RGB светодиод;
• 3 резистора 220 Ом;
• провода «папа-мама».

Фото. Схема подключения RGB LED к Ардуино на макетной плате

Модуль «RGB светодиод» можно подключить напрямую к плате, без проводов и макетной платы. Подключите модуль с полноцветным RGB светодиодом к следующим пинам: Минус — GND, B — Pin13, G — Pin12, R — Pin11 (смотри первое фото). Если вы используете RGB LED (Light Emitting Diode), то подключите его по схеме на фото. После подключения модуля и сборки схемы на Ардуино загрузите скетч в плату.

Скетч для мигания RGB светодиодом на Ардуино

#define RED 11  // присваиваем имя RED для пина 11
#define GRN 12 // присваиваем имя GRN для пина 12
#define BLU 13  // присваиваем имя BLU для пина 13
 
void setup() {
   pinMode(RED, OUTPUT);  // используем Pin11 для вывода
   pinMode(GRN, OUTPUT); // используем Pin12 для вывода
   pinMode(BLU, OUTPUT);  // используем Pin13 для вывода
}
 
void loop() {
 
   digitalWrite(RED, HIGH); // включаем красный свет
   digitalWrite(GRN, LOW);
   digitalWrite(BLU, LOW);
 
   delay(1000); // устанавливаем паузу для эффекта
 
   digitalWrite(RED, LOW);
   digitalWrite(GRN, HIGH); // включаем зеленый свет
   digitalWrite(BLU, LOW);
 
   delay(1000); // устанавливаем паузу для эффекта
 
   digitalWrite(RED, LOW);
   digitalWrite(GRN, LOW);
   digitalWrite(BLU, HIGH); // включаем синий свет
 
  delay(1000); // устанавливаем паузу для эффекта
}

Пояснения к коду:

1. с помощью директивы мы заменили номер пинов 11, 12 и 13 на соответствующие имена , и . Это сделано для удобства, чтобы не запутаться в скетче и понимать какой цвет мы включаем;
2. в процедуре мы поочередно включаем все три цвета на RGB.

Вместо заключения

На этом закончим разговор о подключении светодиодов к ардуино и управлении ими. Целью этой статьи было показать, как можно подключать светодиоды и управлять ими, а также был приведен пример плавной регулировки яркости светодиодов с помощью ШИМ. В следующих статьях мы подробнее рассмотрим вопросы ввода каких-либо данных и взаимодействия с Arduino, вопросы, связанные с ШИМ-регулированием, чтением аналоговых сигналов и прочее. Если вам интересно развитие этого проекта — подписывайтесь, ставьте лайки и оставляйте комментарии. Также хотелось бы увидеть какие-либо практические советы по реализации чего-либо.

Как подключить потенциометр к Ардуино

Для занятия нам понадобятся следующие детали:

• плата Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega;
• потенциометр (переменный резистор);
• беспаечная макетная плата;
• один светодиод и резистор;
• сервопривод;
• провода «папа-папа», «папа-мама».

Скетч. Подключение потенциометра к аналоговому входу

Крайние ножки переменного резистора подключаются к портам питания (5V и GND). Средний контакт имеет подвижный контакт, на котором меняется напряжение вследствие изменения сопротивления при вращении ручки. Полярность подключения «+» и «-» роли не играет, при этом будет происходить только инверсия сигнала потенциометра. Соберите следующую схему и загрузите приведенный код в плату.

Схема подключения потенциометра к Arduino Uno

void setup() {
   Serial.begin(9600);     // запускаем монитор порта
   pinMode(A1, INPUT); // к входу A1 подключаем потенциометр
}

void loop() {
   int val = analogRead(A1); // считываем данные с порта A1
   Serial.println(val);             // выводим данные на монитор порта
   delay(500);                       // ставим задержку для удобства
}

1. при необходимости подключения нескольких потенциометров к Arduino Nano, следует их подключать к другим аналоговым входам;.

Скетч. Подключение потенциометра и светодиода

Для регулировки яркости светодиода с помощью переменного резистора, следует считывать данные с данного радиоэлемента, подключив его к аналоговому входу. В зависимости от поворота ручки потенциометра необходимо в линейной зависимости менять яркость светодиода. Это сделать довольно просто на микроконтроллере, схема подключения переменного резистора с примером кода, размещена далее.

Схема подключения потенциометра и светодиода к Ардуино

void setup() {
   pinMode(10, OUTPUT); // подключаем светодиод к пин 10
   pinMode(A1, INPUT);     // к входу A1 подключаем потенциометр
}

void loop() {
   int val = analogRead(A1); // считываем данные с порта A1
   val = val / 4;                      // делим значения на 4
   analogWrite(10, val);        // меняем яркость светодиода
}

1. светодиод подключается к аналоговому выходу с ШИМ сигналом;
2. данные с порта A1, которые находятся в диапазоне 0…1023, мы делим на 4 и получаем диапазон от 0 до 255 для изменения яркости светодиода.

Скетч. Подключение потенциометра и сервопривода

Сервомотор подключается к аналоговым выходам Arduino Nano. В скетче использована функция map, которая пропорционально переносит значение переменной из текущего диапазона значений в новый диапазон. Таким образом, значения с потенциометра в диапазоне 0…1023, мы переводим их в новый диапазон от 0 до 180 (угол поворота сервомотора). Соберите схему и загрузите следующий скетч.

Схема подключения потенциометра и сервомотора к Ардуино

#include <Servo.h> // подключаем библиотеку для сервопривода
Servo servo;            // объявляем переменную servo типа "servo"

void setup() {
   servo.attach(10);        // привязываем сервопривод к порту 10
   pinMode(A1, INPUT); // к входу A1 подключаем потенциометр
}

void loop() {
   int val = analogRead(A1);          // считываем данные с порта A1
   val = map(val, 0, 1023, 0, 180); // переводим val в новый диапазон
   servo.write(val);                         // передаем значения для сервопривода
}

Устройство и назначение RGB светодиода

RGB светодиоды объединяют три кристалла разных цветов в одном корпусе. RGB LED имеет 4 вывода — один общий (анод или катод имеет самый длинный вывод) и три цветовых вывода. К каждому цветовому выходу следует подключать резистор. Кроме того, модуль RGB LED Arduino может сразу монтироваться на плате и иметь встроенные резисторы — этот вариант более удобный для занятий в кружке робототехники.

Фото. Распиновка RGB светодиода и модуль с RGB светодиодом для Ардуино

Распиновка RGB светодиода указана на фото выше. Заметим также, что для многих полноцветных (трехцветных) светодиодов необходимы светорассеиватели, иначе будут видны составляющие цвета. Далее подключим трехцветный светодиод к Ардуино и заставим его сначала мигать разными цветами, а затем плавно переливаться разными цветами с помощью «широтно импульсной модуляции».

Инструкция по подключению светодиодов

Как подключить светодиод в свой автомобиль? Какое сопротивление для светодиода нужно подобрать? Нужно ли использовать резисторы?

Ниже расскажем, как должен подключаться диодный модуль:

Процедура подключения светодиодов к 12 вольтной сети начинается с расчета питания. Основным недостатком кластеров является то, что их яркость будет зависеть от изменения количества оборотов двигателя. Если обороты падают, мощность тоже будет снижаться

Учитывайте тот факт, что наиболее оптимальным показателем для хорошего свечения кластеров является параметр 12.5 вольт напряжения — если оно будет ниже, то свечение будет слабым.
Конструкция кластера включает в себя диодный элементы и резистор, который, кстати, является важной составляющей любого кластера. Резисторное устройство, использующееся для погашения лишнего напряжения, ставится из расчета одна штука на три диодных элемента

Так что если вы купили целую ленту для установки в оптику, то скорее всего, вам нужно будет ее обрезать. Причем обрезание должно осуществляться только на определенных отрезках.
Процедура подключения производится последовательным образом. То есть вам нужно будет сначала сделать кластер, подключив по очередь несколько диодов друг к другу, а конца кластера соединяются с бортовой сетью. В качестве примера рассмотрим белые диодные компоненты с мощностью 3.5 вольт. Для обычной бортовой сети на 12 В вам потребуется три диодной лампочки, которые в общей сложности будут потреблять 10.5 вольт. Последовательное подключение означает, что положительный вывод одного компонента следует подключить к отрицательному выводу другого.
Напрямую подключать кластер пока не нужно, последовательным образом соединяется сопротивление, то есть резистор. Нужно учитывать, что сопротивление должно составлять около 100-150 Ом, а параметр мощности резистора должен быть 0.5 Вт (автор видео — канал Авторемонт и тюнинг).

Параллельный способ подключения

Чтобы подключить светодиод к 12 вольтам параллельным способом, выполните следующие действия (рассмотрен пример с диодным элементом на 3.5 вольта и током 20 мА):

1. Измерьте напряжение на том участке, где будет подключен источник освещения, чтобы удостовериться в том, что соединение будет эффективным. Например, это 13 вольт.
2. После этого от 13 вольт отнимается 3.5 вольта диода, получается 9.5 вольт. Все замеры делаются по формуле Ома — в нашем случае 20 мА делится на 100, получается 0.02 А.
3. По этой же формуле производится вычисление сопротивления, для этого 9.5 вольт нужно поделить на 0.02. В результате узнаем, что нам нужен резистор на 475 Ом.
4. На следующем этапе производится вычисление мощности — это нужно знать для того, чтобы предотвратить перегрев резисторного элемента. По нашим параметрам 9.5 умножается на 0.02 — получаем 0.19 Вт. Для предотвращения возможных сбоев мощность можно взять с запасом.
5. Далее, при помощи мультиметра осуществляется замер тока на участке между диодным источником освещения и резисторным элементом. После этого на тестере ставится значение 10 ампер, а положительный вывод прибора надо подключить к плюсу аккумулятора, отрицательный вывод — к плюсу лампы.
6. В конечном итоге на дисплее мультиметра должен появиться показатель в районе 20 мА. В зависимости от источника освещения, а также используемого сопротивления, параметры могут отличаться.

Распиновка 4 разрядного 7 сегментного индикатора

Распиновка сегментов индикатора, состоящего из четырех символов ничем не отличается от одно символьного семисегментного индикатора Ардуино. Отличие модуля в количестве разрядов (символов) — каждый разряд включается отключением питания от соответствующего катода. Таким образом все светодиоды одного сегмента в разрядах (например, A-A-A-A) подключены параллельно к общему катоду.

Распиновка четырехразрядного семисегментного светодиодного индикатора

С включением сегмента довольно просто разобраться. Разберем небольшой пример. Изначально на все 4 разряда (D1, D2, D3, D4) подано напряжение. Чтобы включить сегмент A на втором символе, необходимо на ножку A (анод) подать напряжение. Но сегмент не загорится, пока мы не отключим напряжение у ножки D2. Таким образом можно включать любой светодиод на модуле 7 сегментного индикатора.

Проблема подключения индикатора к Arduino состоит в том, что используется сразу много пинов на плате. Кроме того, выводить на индикаторе одновременно можно только одну цифру. Поэтому необходимо за очень короткое время по очереди выводить нужную цифру на каждом из разрядов. Человеческое зрение не успевает уловить переключение и вам будет казаться, что все разряды горят одновременно.