Подключение нагрузки к Ардуино
Многие новички, после нескольких простых экспериментов с программируемыми микроконтроллерами Arduino, пытаются реализовать свои собственные задумки, но сталкиваются с довольно распространённой проблемой – подключением нагрузки.
Дело в том, что на выходах Ардуино можно получить напряжение только 5 В (это уровень логической единицы). При этом сила тока будет не более 40 мА. Таких параметров может быть недостаточно для многих внешних схем и узлов. Например, 40 мА не смогут заставить работать большинство электродвигателей, даже питающихся напряжением 5 В.
Поэтому ниже рассмотрим варианты подключения различных типов нагрузок.
Основной принцип – запуск/останов внешнего блока по логическим уровням «единица-ноль» на выходе Ардуино. И лучше всего предусмотреть защиту микроконтроллера от скачков напряжения из подключаемой схемы.
Простейший пример – светодиод. Большинство таких диодов имеет предельный порог по току в 20 мА (0,02А). Поэтому подключать их к Ардуино лучше всего через токоограничивающий резистор. Как его рассчитать, мы рассмотрели в отдельной статье, на всякий случай напомним формулу:
Здесь R – сопротивление участка цепи, в которую входят и ограничивающий резистор, и сам диод (их сопротивления складываются). Но так как собственное сопротивление диода ничтожно мало, то им в данной задаче можно просто пренебречь. Тогда получаем:
То есть при включении в цепь питания резистора номиналом свыше 250 Ом мы получим падение силы тока ниже 0,02 А (что и нужно для светодиода).
Аналогично можно рассчитывать токоограничивающий резистор для других элементов.
Типовое включение маломощных элементов на примере того же светодиода можно увидеть ниже.
Рис. 1. Типовое включение маломощных элементов на примере светодиода
Некоторые модели плат Arduino могут активировать встроенную систему токоограничения, тогда резистор может даже не понадобится.
Подключение мощных нагрузок, питающихся постоянным током
Здесь нужно оговорить отдельно, что внешняя схема должна питаться от другого источника тока/напряжения, который соответствует характеру потребления.
Ардуино может включаться в цепь управления через посредника, например, через транзистор или аналогичную схему/элемент. Начнём с простых биполярных транзисторов.
Рис. 2. Классическая схема включения через биполярный транзистор
Номинал резистора, подключённого к базе, приведён для примера. На самом деле его значение необходимо рассчитать в соответствии с ТТХ транзистора (входной уровень напряжения зависит от коэффициента усиления в режиме насыщения и напряжения питания в управляемой цепи).
На роль транзистора подойдёт практически любой n-p-n.
Такая схема проста в реализации и доступна по цене, но не подходит для управления цепями с очень мощными нагрузками.
Действительно силовые схемы можно подключать к Ардуино через полевики.
Типовая схема включения выглядит следующим образом.
Подключение нагрузки к Ардуино — RadioRadar
Светодиодная лента Ардуино – написание кода.
Вы можете сделать эскиз самостоятельно или просто загрузить готовый код из GitHub (https://gist.github.com/anonymous/d4fa3719478c3c5a9c321cc372e9540).
Начните с определения штырей, которые будут использоваться для управления МОП-транзисторами.
#define RED_LED 6
#define BLUE_LED 5
#define GREEN_LED 9
Затем вам понадобятся переменные. Создайте общую переменную яркости вместе с переменной для яркости каждого цвета. Мы будем использовать только основную переменную яркости для выключения светодиодов, поэтому установите здесь максимальное значение 255.
Вам также потребуется создать переменную, чтобы контролировать скорость замирания.
int brightness = 255;
int gBright = 0;
int rBright = 0;
int bBright = 0;
int fadeSpeed = 10;
В вашей настройке мы установим выводы Arduino. Мы также будем вызывать пару функций с задержкой в 5 секунд. Этих функций еще не существует, но не беспокойтесь, мы доберемся до них.
Закончив этот код, сохраните его. Проверьте код и загрузите на плату Arduino. Если вы видите ошибки, проверьте код снова на предмет каких-либо опечаток или отсутствующих точек с запятой.
Плавное включение светодиодной ленты на Ардуино
Теперь вы должны увидеть, что ваша светодиодная лента Ардуино наращивает яркость, удерживая белый оттенок в течение 5 секунд, а затем равномерно исчезает до нуля:
Если у вас возникли трудности, дважды проверьте свою проводку и код.
Инструкция по подключению Arduino к адресной светодиодной ленте
Ардуино и адресная светодиодная лента
Этот проект – простой способ начать работу, но идеи, которые он охватывает, могут быть расширены для действительно эффектного освещения. С помощью всего лишь нескольких компонентов вы можете создать свой собственный восход солнца. Если у вас есть стартовый комплект с Arduino, вы можете использовать любую кнопку или датчик для запуска светодиодов при входе в комнату, например:
Как мы видим, при открытии двери светодиодная лента Ардуино плавно зажигается и встречает человека.
Теперь, когда мы рассмотрели схему с обычной светодиодной лентой, перейдем к адресным светодиодным лентам SPI RGB лента.
Светодиодная лента Ардуино – Яркие идеи.
Эти ленты требуют меньшего количества компонентов для запуска, и есть некоторая свобода в отношении именно того, какие значения компонентов вы можете использовать. Конденсатор в этой цепи гарантирует, что светодиоды 5v получают постоянный источник питания. Резистор становится гарантом того, что сигнал данных, полученный от Arduino, не загружен всяческими помехами.
● Светодиодная лента 5v WS2811/12/12B; Все три модели имеют встроенные микросхемы и работают одинаково.
● 1 x конденсатор microFarad 100-1000 (все, что между этими двумя значениями, отлично подойдет);
Настройте схему, как показано на рисунке:
Обратите внимание, что конденсатор должен быть правильной ориентации.
Вы можете понять, какая сторона прикрепляется к рейке земля, ища знак минуса (-) на корпусе конденсатора. На этот раз мы задействуем Arduino, используя источник питания 5 В. Это позволит устройству работать автономно.
Во-первых, убедитесь, что ваша плата может работать с 5 В, прежде чем присоединить ее к источнику питания. Почти все платы работают на 5V через USB-порт, но штыри питания на некоторых могут иногда пропускать регуляторы напряжения и превращать их в поджаренные тосты.
Кроме того, рекомендуется убедиться, что несколько отдельных источников питания не подключены к Arduino – отсоединяйте USB-кабель всякий раз, когда используете внешний источник питания.
После того, как все подключено, прибор должен выглядеть так:
Светодиодная лента Ардуино – Бегущий огонь или световая волна
Чтобы безопасно запрограммировать нашу плату, отсоедините линию VIN от линии электропередач. Вы подключите ее позже обратно.
Присоедините свой Arduino к компьютеру и откройте Arduino IDE. Убедитесь, что у вас правильный номер платы и порта, выбранный в меню «Сервис»> «Сервис и инструменты»> «Порт».
