Подключение светодиодов (LED) к Ардуино

Светодиоды (LED) - это самый простой и дешевый способ визуализации процесса работы какой-либо программы на ардуине. Поэтому важно уметь подключать светодиоды к плате arduino.

Полупроводниковые светодиоды (LED) удобно использовать для индикации процесса работы вашей программы, запущенной на Ардуине. Светодиод очень легко подключить к плате ардуино. Для этого нужен собственно сам светодиод, а также резистор, номинал которого зависит от мощности светодиода.

Вообще говоря, на большинстве ардуино плат уже имеется встроенный светодиод, подключенный к выводу 13. В большинстве случаев его в принципе и достаточно. Конечно, если мы захотим усложнить нашу программу и использовать несколько светодиодов для лучшей информативности, то нам всё равно придется научиться подключать их к ардуине. Итак, рассматрим как это можно сделать.

Предостережение

Сначала небольшое предупреждение. Ни в коем случае не стоит подключать ваш светодиод напрямую (без резистора) к плате Arduino. Так вы спалите не только светодиод, но и (что гораздо важнее) микроконтроллер на ардуине. Тогда придётся менять контроллер или же (если он в TQFP корпусе) скорее всего выбрасывать плату ардуино целиком.

Подключение одного светодиода LED к Arduino

Подключение светодиода осуществляется следующим образом:

Электрическая схема подключения выглядит так:

Как видите, здесь светодиод подключается через резистор 220 Ом. Это стандартный номинал, который подходит в большинстве случаев: как для слабых, так и для ярких светодиодов (не очень большой мощности). Но сильно мощные светодиоды запитывать от арудины и не стоит.

Можно взять сопротивление больше или чуть меньше - это на результат не повлияет. Вообще максимально допустимый ток на один вывод микроконтроллера ATMEGA328P (который на UNO, Nano и др. ардуинах стоит) составлят 40 мА (или 0.04 А) - как входной ток, так и выходной. Когда используется резистор 220 Ом, то ток составит 5 В / 220 Ом = 0.023 А, как видим еще запас будет. Поэтому без особых опасений (за ардуину) можно ставить резистор от 125 Ом до 1 кОм (и выше). Конечно, чем выше сопротивление, тем менее ярко будет гореть светодиод.

Код программы для Arduino для моргания светодиода

Ну вот, когда светодиод к ардуине подключен, осталось протестить работоспособность всего этого дела. Для этого зашиваем в ардуину следующую программу (на языке C++):

int pin_led = 13;

void setup() {                
  // инициализация пина в состояние ВЫХОДА.
  pinMode(led, OUTPUT);     
}
 
// цикл:
void loop() {
  digitalWrite(pin_led, HIGH);   // включает LED (HIGH level)
  delay(500);                    // ждать 0.5 сек
  digitalWrite(pin_led, LOW);    // выключает LED (LOW level)
  delay(500);                    // ждать 0.5 сек
}

Здесь, как видно, переменная pin_led указывает номер пина, к которому подключен светодиод. Если требуется поставить светодиод на другой вывод ардуины, то просто меняем это значение переменной.

Как только программа будет зашита (и ардуина перезапущена), светодиод должен начать моргать с периодом в 1 секунду. Если этого не случилось, значит что-то пошло не так - возможно просто программа не загрузилась, или светодиод подключен не той стороной. Учтите, что у светодиода есть полярность. Если подключить его не той сторой, то ничего страшного не случится - просто он не будет светить (p-n переход будет в закрытом состоянии и ток через него не потечет). Полярность светодиода легко определить - смотри рисунок:

Длинная ножка есть АНОД, и её надо подключать к ПИТАНИЮ через резистор (в данном случае к пину, на котором высокий HIGH потенциал). А короткую ножку КАТОД подключаем на землю GND. Резистор можно вставлять как между питанием и светодиодом, так и между землей и светодидом - в данном случае разницы никакой нету.

Подбор резистора в зависимости от цвета светодиода (для подсветки)

Как я уже сказал выше, номинал 220 - 300 Ом - это самое то, чтобы ничего не спалить. Для простой индикации другое и не надо.

Другое дело, если используется какой-либо яркий светодиод, скажем, специально для подсветки чего-то. В этом случае мы хотим использовать возможности светодиода на все 100%. Чтобы включить светодиод на максимальную яркость, нужно взять минимальное значение резистора, при котором ток не превысит максимально допустимый. Но лучше брать с запасом, конечно. Это увеличить срок службы светодиода, поскольку он зависит от тока эксплуатации.

Короче, нужно нам сопротивление резистора вычисляется по следущей формуле:

где U_V - напряжение источника питания в вольтах (для ардуины UNO, Nano, Mega это 5 Вольт).

U_F - прямое падение напряжения на светодиоде в вольтах.

I_max - максимальный прямой ток светодиода в амперах.

0.75 - для запаса (чем меньше значение, тем дольше прослужит светодиод).

Падение напряжения и максимальный ток зависит от светодиода, в частности от материала, из которого он сделан. Как правило, материал светодиода влияет на его цвет излучения (длину волны света).

По одним из данных:

- красный напряжение UF = 3 вольта, Imax = 20 мА

- зеленый напряжение UF = 2.5 вольта, Imax = 20 мА

- синий напряжение UF = 3 вольта, Imax = 50 мА

- белый напряжение UF = 2.7 вольта, Imax = 50 мА

- желтый напряжение UF = 3.5 вольта, Imax = 30 мА

Мои личные эксперименты показывают следующее.

Яркие синие и белые светодиоды имеют падение напряжения U=3.2В.

Если Uпит=5.6 В, то последовательно имеет смысл ставить R=120 Ом для получения тока 20 мА. Для надежности можно поставить 160 Ом - получим 15 мА. Если 220 Ом, то 11 мА (совсем надежно).

У зеленых светодидов диаметром 5mm падение напряжения U=2.8 В.

При тестировании при резисторе 120 Ом и питании 5 В такой светодиод перегорел у меня примерно через год работы (работал непрерывно для подсветки).

Красный светодиод, который средний по размерам. Падание напряжения составляет 1.92 В. Тесты:

- 2 севшие батареи по 1.2 В, резистор 100 Ом. Горит слабо.

- батарея 9 В (севшая немного), резистор 300 Ом. Горит вполно нормально.

- батарея 9 В (севшая немного), резистор 100 Ом. Горит достаточно ярко, но есть риск, что перегорит быстро.

Поскольку на резисторе происходит падение напряжения, а следовательно и потеря энергии батареи, то более оптимальный вариант – это включать последовательно 3-4 светодиода на 9 В без резистора (либо малый резистор, скажем 10 Ом)

Платы ARDUINO по низкой цене

Нажми на изображение, чтобы заказать в интернет-магазине: