Как подключить светодиод через транзистор

Как одной кнопкой включить 30 светодиодов

Включение светодиода кнопкой Ардуино можно осуществить различными способами — можно управлять светодиодом одной или двумя кнопками, а можно плавно менять яркость светодиода. Рассмотрим, все варианты подключения кнопки и светодиода к плате Arduino Uno с примерами программ. Рассмотрев представленные скетчи, вы сможете использовать в своих проектах тактовые кнопки для управления Ардуино.

Ардуино кнопка со светодиодом

Включение и выключение светодиода кнопкой Ардуино производится с помощью подключения одной тактовой кнопки к цифровому пину без подтягивающего резистора. Дело в том, что платы Arduino имеют встроенные резисторы, которыми можно управлять. Для этого следует использовать в pinMode() параметр INPUT_PULLUP, которая сконфигурирует пин на вход с подтягивающим резистором.

Обратите внимание, что при использовании INPUT_PULLUP происходит подтяжка цифрового входа к 5 вольтам, поэтому значение входящего сигнала будет инвертирован. То есть, при отпущенной кнопке, которая подключена к заземлению — GND, на цифровом входе будет высокий сигнал. При нажатии на кнопку — на входе, который сконфигурирован с помощью INPUT_PULLUP, будет низкий сигнал.

Как подключить кнопку и светодиод к Ардуино

Для этого занятия потребуется:

• Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega;
• макетная плата;
• светодиод;
• 2 резистора 220 Ом;
• 2 тактовых кнопки;
• провода «папа-папа».

Схема для включения/выключения светодиода кнопкой от Ардуино

Для переключения светодиода кнопкой Ардуино соберите схему, как на изображении выше. Обратите внимание, что тактовая кнопка на макетной плате подключена к микроконтроллеру без подтягивающего резистора. Пин 2 подключен к 5V через встроенный резистор, поэтому при отпущенной кнопке на входе пине 2 будет высокий уровень сигнала, а при нажатии кнопки будет низкий уровень.

Скетч. Управление светодиодом Ардуино через кнопку

Пояснения к коду:

1. boolean — это глобальная переменная Ардуино, которая может принимать всего два значения – true (истина) и false (ложь);
2. задержка delay(10); в программе позволяет избежать «дребезг контактов» кнопки и исключить ложное срабатывание.

Схема управления светодиодом двумя кнопками от Ардуино

Скетч. Управление двумя кнопками одним светодиодом

Пояснения к коду:

1. данный пример программы позволяет включать светодиод нажатием одной кнопки и выключать светодиод нажатием второй кнопки; delay(10); позволяет избежать «дребезг контактов» кнопки и исключить возможность ложного срабатывания.

Следующий пример тоже потребует для подключения к Ардуино две кнопки, два светодиода, как на предыдущей схеме. Но вместо простого включения/выключения диода, мы будем увеличивать и уменьшать яркость светодиода с помощью ШИМ сигнала микроконтроллера. Загрузите пример программы для «Светодиод и кнопка Ардуино ШИМ», чтобы получить понятие о принципе работы кнопки с Arduino Uno.

Скетч. Управление яркостью светодиода кнопкой Ардуино

Пояснения к коду:

1. для подключения светодиода следует использовать пин с ШИМ модуляцией;
2. начальное значение яркости int brightness равен ста, в программе прирост и уменьшение яркости (20) можно поменять по своему усмотрению.

Заключение. Мы рассмотрели сразу несколько примеров для управления светодиодом Ардуино с помощью кнопки. Вы узнали, что светодиодом можно управлять с помощью одной кнопки, или производить включение/выключение двумя кнопками. Кроме того, можно менять яркость с помощью кнопки и ШИМ сигнала. Все рассмотренные примеры можно использовать в различных проектах на Arduino для начинающих.

Включение и выключение одной кнопкой без фиксации своими руками. Схема на транзисторах

Эта схема позволяет включать и выключать устройства с помощью одной кнопки без фиксации. Первое нажатие на кнопку включает нагрузку, второе нажатие отключает ее. В качестве нагрузки можно использовать, например, реле.

Как правило, большинство подобных схем собраны на таймере NE555, но у них есть один существенный недостаток — потребление тока в выключенном состоянии.

Сегодня мы рассмотрим простую схему на двух транзисторах, позволяющую одной кнопкой без фиксации включать и выключать какую-либо нагрузку. Такая схема в выключенном состоянии совсем не потребляет ток, так как оба транзистора закрыты. Следовательно, она подходит для совместной работы с аккумулятором.

Принцип работы однокнопочного выключателя прост: в выключенном состоянии конденсатор C1 заряжается через нагрузку и резистор R2. После нажатия кнопки SA1 (без фиксации) напряжение с конденсатора C1 подается на затвор MOSFET-транзистора VT2 (IRF3205), он в свою очередь открывается и подает питание на нагрузку. В то же время транзистор VT1 (BC557) открывается через резистор R1 и далее поддерживает положительное напряжение на затворе VT2. Конденсатор C1 разряжается через резистор R2 и транзистор VT1.

При повторном нажатии кнопки SA1 затвор транзистора VT2 разряжается в C1 (емкость C1 намного выше, чем у затвора). Это приводит к закрытию транзистора VT2, а затем и VT1. Сопротивление резистора R3 поддерживает напряжение на затворе на уровне 0 В, и цепь остается в выключенном состоянии до следующего нажатия кнопки SA1.

Проверка работы схемы в Proteus

Работа схемы в Proteus (13,3 KiB, скачано: 13)

В качестве ключа был выбран MOSFET-транзистор N-типа (VT2 ), поскольку у него малые потери и в состоянии ожидания его затвор не потребляет ток. Здесь можно использовать практически любой низковольтный MOSFET-транзистор с напряжением U_DS около 20-55 В. Чем меньше у такого транзистора сопротивление в открытом состоянии, тем лучше. Также можно использовать MOSFET-транзистор с материнской платы ПК.

Транзистор VT1 — это любой биполярный PNP транзистор, например BC327, BC557 или 2SA733.

Максимальное коммутируемое напряжение ограничивается в основном максимальным напряжением U_DS транзистора VТ2, а максимальный ток — его допустимыми потерями. Минимальное коммутируемое напряжение зависит от минимального напряжения, при котором VТ2 полностью открывается. В MOSFET LOGIC это напряжение более низкое.

В случае управления индуктивной нагрузкой к выходу встречно-параллельно подключите диод. Если нагрузка имеет небольшой ток потребления или собственный выключатель, подключите параллельное сопротивление около 100 кОм.

Эксперимент № 6. Светодиод, управляемый кнопкой

В этом эксперименте мы сделаем светодиод, управляемый кнопкой: при нажатии на кнопку светодиод будет зажигаться, при отпускании – гаснуть.

До этого момента мы использовали цифровой порт лишь для вывода (OUTPUT), т.е. мы подавали на него высокий сигнал, чтобы зажечь светодиод, и низкий, чтобы погасить. Но каждый цифровой порт может работать в двух основных режимах – вывод (OUTPUT) и ввод (INPUT).

Теперь 1й порт мы будем использовать для вывода, и к нему мы подключим светодиод, а 2й порт – для ввода, и к нему мы подключим кнопку, с помощью которой мы и будем управлять светодиодом.

Необходимые компоненты

Итак, нам понадобится:

• 1 светодиод
• 1 резистор 220 Ом
• 1 резистор 10 КОм
• 1 простая тактовая кнопка

Схема

Соберем такую схему:

Как всегда, светодиод надо защитить резистором 220 Ом и не перепутать контакты.

Обратите внимание, что для правильной работы кнопки мы притягиваем ее контакт, который подключается к порту, т.е. замыкаем на землю (GDN), через сопротивление 10K. Такое сопротивление называется «стягивающим» или «подтягивающим вниз». Это нужно для того, что в исходном состоянии гарантировать на входе низкий сигнал. В нашем случае низкий сигнал соответствует отжатой кнопкой и выключенному состоянию светодиода.

Скетч

Результат

• Нажмите на кнопку и светодиод загорится.

Заключение

В следующих экспериментах мы подробней рассмотрим работу с кнопками, научимся запоминать состояние кнопки, узнаем как подключить к Arduino любое количество кнопок и многие особенности работы с кнопками.

Выпуск 5. Первая программа — работаем со светодиодом и кнопкой. Основы программирования Arduino ⁠ ⁠

Очередной выпуск из серии Arduino для начинающих, в котором мы впервые познакомимся со структурой программ на Arduino, а так же разберем пару примеров по работе со светодиодом и кнопкой и их подключением.

Предыдущие выпуски вы найдете здесь: 0,1,2,3,4

Прежде чем начать работу с программами, еще раз напомню, зачем они нужны. Любая программа для микроконтроллера представляет собой набор определенных команд, которые этот микроконтроллер и будет выполнять. А специальным средством для общения человека с микроконтроллером являются языки программирования. На сегодняшний день их существует огромное количество, и каждый из них является отдельным инструментом со своими отличительными особенностями. Стоит отметить, что эти языки делятся по так называемым уровням. Уровень языка показывает, насколько язык близок к естественной для человека записи. Немного позднее я поясню эту разницу.

Ну а сейчас давайте запустим среду Arduino IDE и откроем пример BareMinimum (Файл — Примеры — Basic). Он представляет собой некоторый шаблон для написания программ.

Открыв его, мы с вами видим две записи, void setup и void loop – это так называемые функции, первая выполняется единоразово, при подаче питания на Arduino, а вторая выполняется циклически до тех пор, пока присутствует питание микроконтроллера. В функцию setup записываются различные настройки микроконтроллера для дальнейшей работы — например, это может быть конфигурация портов ввода/вывода, о которых мы говорили ранее, либо инициализация подключенного вами дисплея или датчика. Главное, что нужно запомнить, с этой функции начинается работа микроконтроллера и все, что в ней написано, выполняется только один раз.

Чего не скажешь о функции loop – эта функция выполняется сразу же после функции setup, и после этого микроконтроллер постоянно работает в ней.

Перед тем, как разобрать работу функций на конкретном примере, я хочу показать вам разницу в уровнях языка программирования, о которой говорил ранее.

Выше вы видели программный код на высокоуровневом языке программирования Wiring, который является языком платформы Arduino по умолчанию. Давайте посмотрим, как же подобная структура будет выглядеть на языках более низкого уровня.

Смотрите, в какую запись превратилась наша программа, когда мы опустились до уровня языка программирования Си. Вы можете заметить добавление некоторых деталей и новых строчек кода, которые скрываются за простыми двумя функциями в случае языка Wiring.

А вот еще более низкоуровневый язык программирования Ассемблер, на нем запись нашего шаблона выглядела бы примерно так. Этот язык, можно сказать, позволяет общаться с микроконтроллером «на ты», и контролировать каждый шаг его работы.

Именно поэтому, работая с более простым, высокоуровневым языком Wiring, вы должны всегда иметь ввиду, что за простой записью скрывается несколько строк, так сказать, универсального кода, за который приходится платить бОльшими размерами готовой программы и отсутствием тонкой настройки работы микроконтроллера.

А теперь настало время запустить пример из прошлого выпуска, на котором мы остановились – это пример мигания светодиодом под названием Blink.

Итак, прежде чем разбирать этот код, давайте подумаем, каким образом мы можем заставить наш микроконтроллер мигать светодиодом с нужной нам частотой?

Составим для себя некоторый, обобщенный алгоритм, по которому должна работать программа.

Что мы имеем? Микроконтроллер с портами ввода/вывода, к одному из которых подключен светодиод.

Нужно запомнить, что каждый вывод микроконтроллера может настраиваться как на вход, то есть прием сигнала, так и на выход, то есть подачу сигнала на этот вывод. В нашем случае необходимо зажигать светодиод, то есть подавать на него сигнал, поэтому, первым делом, мы должны указать микроконтроллеру, что один из его выводов должен работать как выход.

В нашем случае, на плате Arduino уже есть подключенный светодиод к 13-му пину (pin – вывод микроконтроллера). Поэтому, настроив 13-й пин как выход, можно посылать команды на подачу высокого и низкого уровня на этот пин, тем самым зажигая и гася светодиод. Укажем подачу высокого уровня на 13-й пин в нашем алгоритме.

Раз у нас стоит задача мигать светодиодом, то необходимо сделать некоторую задержку перед его выключением и включением, поэтому, после подачи высокого уровня, мы добавляем в наш алгоритм блок задержки на, допустим, 1 секунду.

После чего посылаем на 13-й пин сигнал низкого уровня, то есть гасим светодиод, и снова делаем задержку. Далее, нам нужно повторять это действие бесконечно, поэтому направим стрелку обратно к тому месту, где мы подавали высокий уровень. Ну что ж, с точки зрения алгоритма теперь все должно работать, давайте перенесем это на язык программного кода.

В первом блоке мы указали настройку 13-го пина как выхода, посмотрим на наш код — строчка pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT); как раз и отвечает за эту настройку.

Функция pinMode специально реализована для того, что бы указывать в ней какой пин мы хотим настроить, и в какой режим. В данном случае указано, что мы настраиваем константу LED_BUILTIN как выход, то есть — OUTPUT. За константой LED_BUILTIN как раз и скрывается наша цифра 13, то есть номер пина, к которому подключен светодиод, поэтому, заменив эту запись на цифру 13, ничего не изменится, просто разработчики сделали это для упрощения понимания кода начинающими. Итак, повторим, функцией pinMode мы можем настроить нужный нам пин на вход – INPUT или выход – OUTPUT, указав при этом номер пина. Эта команда не зря записана в первую функцию Setup, поскольку настройку пинов микроконтроллера нужно осуществлять всего один раз, при старте программы.

Также я прошу обратить ваше внимание на синтаксис языка программирования, то есть правила написания команд и комментариев. Это схоже с правилами в русском языке, где, например, после каждого предложения необходимо ставить точку. У языка Wiring после каждой команды, не имеющей своих фигурных скобок, необходимо ставить точку с запятой — ; Иначе строчки, подобно предложениям, сольются в одну, и компилятор выдаст вам синтаксическую ошибку.

Так же, как вы могли заметить, кроме команд для микроконтроллера, существуют некоторые серые пометки для самого программиста – они называются комментариями.

Что бы добавить комментарий к какой-либо, одной строке, необходимо поставить двойной слеш и затем писать все необходимое. Такой комментарий может размещаться только на одной строке, и двойной слеш не будет действовать на следующие. Если же вам необходимо добавить комментарий в несколько строк, как это сделал автор примера blink в самом начале, то сперва ставится один слеш, за ним звездочка, дальше ваш комментарий любой длины, а затем, что бы обозначить конец комментария, ставятся звездочка и слеш.

Комментарии могут быть полезными для пояснения другим людям или самому себе каких-либо фрагментов кода, способных вызвать затруднения в будущем. Так же, с помощью комментариев, можно выключать определенные фрагменты кода, которые пока не должны учитываться компилятором. Для компилятора, все то, что вы укажете в комментариях, становится просто невидимым.

Итак, идем дальше — функция loop, задача которой бесконечно повторять код, написанный внутри нее.

Границы функции определяются фигурными скобками, где, после записи функции, сперва идет открывающая скобка, а после всех необходимых команд – закрывающая. Вы должны всегда внимательно следить за этими скобками, поскольку зачастую в одной функции у вас будут другие команды, имеющие свои фигурные скобки, и запутаться в их расположении будет очень легко. Подробно об этом мы поговорим в одном из следующих выпусков.

Ну а пока посмотрим, что внутри нашей функции — я думаю, вы уже заметили аналогию написанных команд с нашим алгоритмом.

В алгоритме мы указали необходимость подачи на наш 13-й пин сигнала высокого уровня, посмотрим на код – так и есть, функция digitalWrite как раз и делает это. В ее скобках мы опять же указываем номер пина и уровень сигнала, низкий – LOW или высокий – HIGH, так же, аналогом низкого либо высокого уровня являются цифры 0 и 1 соответственно.

Далее нам необходимо осуществить задержку – для таких простых случаев можно прописать её обычной функцией Delay, где в скобках указывается количество миллисекунд. Запись delay(1000); означает задержку работы микроконтроллера на одну секунду. Стоит заметить, что использование в своих проектах функции delay крайне не желательно, поскольку эта функция полностью останавливает работу микроконтроллера, не позволяя выполнять каких-либо других задач. О том, как реализовать более правильный вариант задержки мы поговорим в следующих выпусках, ну а пока, на этапе первого знакомства с программой и простоты поставленной задачи, нам подойдет и такая, упрощенная реализация.

Надеюсь, что вы уже догадываетесь о назначении следующей команды нашей программы. Всё верно — на сей раз, эта команда гасит наш светодиод, подавая на 13-й пин сигнал низкого уровня. Кстати, об уровнях – высокий уровень сигнала в нашем случае равен 5 вольтам, а низкий, соответственно, нулю.

После того, как светодиод погас, программа снова замирает на одну секунду и, дойдя до конца содержимого функции, или, как еще говорят – тела функции, переходит вновь на верхнюю строчку, зажигая наш светодиод повторно. Весь этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока мы будем подавать напряжение на микроконтроллер.

Ну что же, думаю, с этим примером всё понятно, и настало время немножко усложнить нашу задачу, а именно – добавить к нашему светодиоду небольшую кнопку, при нажатии на которую светодиод начнет мигать.

Давайте модернизируем наш алгоритм, и добавим в него необходимые блоки.

Наша кнопка умеет замыкать и размыкать какую-либо линию, а это значит, что с ее помощью мы можем либо подавать напряжение на порт, либо снимать его.

По аналогии со светодиодом, один из пинов нашей Arduino нужно настроить на прием сигнала, и, считывая состояние этого пина, делать вывод о том, нажата кнопка или нет. Поэтому в функции настройки микроконтроллера мы прописываем команду pinMode(pin, INPUT); где вместо pin необходимо указать номер пина, к которому подключена кнопка — в моем случае это 3-й пин.

Итак, пины для светодиода и кнопки настроены, теперь необходимо указать условие, при котором наш светодиод должен мигать. А мигать он должен при появлении на 3-м пине положительного сигнала, подаваемого кнопкой. Поэтому, сперва мы считываем состояние этого пина, и затем, если оно равно единице или высокому уровню, выполняем тело условия, в котором прописано мигание нашим светодиодом.

В коде тем временем добавляется новая запись, представляющая собой условный оператор if, что в переводе означает «если».

После написания оператора if в скобках указывается условие, при истинности которого будет выполняться тело оператора, которое ограничивается уже знакомыми нам фигурными скобками. В нашем случае в условии мы должны проверить, равно ли считанное с 3-го пина значение единице или нет, поэтому в скобках мы указываем такую запись: digitalRead(3) == 1. Функция digitalRead, по последнему слову в наименовании, означает чтение – read, и при ее выполнении возвращает результат в виде единицы или нуля – в зависимости от состояния пина, указанного в скобках. Таким образом, мы получили проверку условия: «равен-ли 3-й пин единице?», и, если равен, выполнить указанные действия в фигурных скобках. Дословно это можно читать так: «если считанное значение с пина 3 равно одному, выполнить команды в скобках». Более подробно об условных операторах и циклах мы поговорим в следующем выпуске, ну а пока, чтобы не перегружать вас информацией, остановимся на таком простом варианте.

На всякий случай я оставил подробные комментарии к каждой строке программного кода, файл которого вы найдете здесь.

Ну что же, кажется наш код готов к загрузке, но мы с вами не учли еще один нюанс – он касается подключения кнопок к микроконтроллеру. Все дело в том, что пины Arduino, или выводы микроконтроллера, когда мы считываем с них значение, реагируют на малейшие изменения электромагнитной обстановки окружающей среды, и, оставляя их незащищенными, мы рискуем получить ложные срабатывания нашего условия, что приведет к ошибочным включениям светодиода. Я могу просто касаться пальцем 3-го пина, а микроконтроллер зафиксирует это как подачу высокого потенциала на свой вход и разрешит мигать светодиоду.

Чтобы не было таких неприятных ситуаций, нам необходимо, когда кнопка выключена, постоянно и уверенно подавать на вход микроконтроллера отрицательный потенциал, который не будет давать различным наводкам обмануть наш микроконтроллер. И, в качестве такой защиты при подключении кнопок, используют подтягивающие резисторы на 10-20кОм.

Подтягивающим резистором называется такой резистор, который, при выключенной кнопке, как-бы подтягивает наш вывод к земле, не давая образоваться лишним сигналам на входе микроконтроллера, но при этом, за счет своего большого сопротивления, при нажатии кнопки, свободно разрешает управляющему сигналу попасть на этот вход. Я постарался упрощенно изобразить это на двух картинках – при нажатой, и при отпущенной кнопке.

В данном примере мы рассматриваем подтягивающий резистор к минусу питания, потому что ожидаем при считывании состояния входа сигнал высокого уровня. Но, так же существуют подтягивающие резисторы, наоборот, к плюсу питания, когда управляющим сигналом является минус питания.

Такие резисторы, кстати, встроены внутрь самого микроконтроллера Atmega и их легко можно включить в программе – достаточно дописать в функции настройки команду digitalWrite(pin, HIGH); которая подключит к нашему входу подтягивающий к плюсу питания внутренний резистор на 20кОм. В таком случае внешний резистор нам не понадобится, но и в коде необходимо будет заменить условие срабатывания с единицы на ноль.

Еще одним нюансом подключения кнопок является их дребезг, то есть незаметная и очень быстрая коммутация кнопки несколько раз за момент нажатия, из-за механических свойств её контактов.

Но, об этом мы поговорим в следующих выпусках, так как в нашем примере это не является критичным моментом.

Ну что же, теперь, осуществив подключение по схеме, мы готовы загрузить наш код в микроконтроллер и проверить правильность его работы. Нажимаем кнопку «Загрузить» и ждем, пока наш код пройдет компиляцию и загрузится в микроконтроллер.

Загрузив код вы увидите, что светодиод не мигает сразу же, как это было раньше, так как микроконтроллер ждет, когда мы нажмем на кнопку и подадим на 3-й пин сигнал высокого уровня. Если сделать это, то при нажатии на кнопку светодиод начинает мигать с частотой один раз в две секунды. Мы можем изменить значение частоты на любое другое, просто поменяв число, указанное в скобках функции delay();

В качестве домашнего задания попробуйте настроить программу и схему подключения на срабатывание от минусового полюса питания, а так же самостоятельно подключить светодиод к любому другому пину, только не забудьте про токоограничивающий резистор, о назначении которого я рассказывал в первом выпуске.

Ну а на этом, пожалуй, всё, в конце я хотел бы пригласить всех желающих в наше скромное сообщество ВКонтакте, где периодически выходит рубрика «Nano за 60 минут» и мы разыгрываем в течение часа бесплатную Arduino Nano. Не забывайте делиться своим мнением о выходящих выпусках и пишите свои вопросы, всем большое спасибо за внимание и до встречи в новом выпуске!

Как одной кнопкой включить 30 светодиодов

Иногда возникает необходимость управлять той или иной нагрузкой всего одной кнопкой. Кнопки бывают двух типов с фиксацией и без. Если использовать кнопки без фиксации, например для включения светодиода, то при нажатии светодиод засветится, а при отпускании потухнет.

Приведенная схема проста до безобразия и состоит из трех транзисторов, две из которых обратной проводимости. Работает она по следующему принципу — при первом нажатии светодиод засветится, при повторном — потухнет.

Областей применения такой простой электронной кнопки очень много, от простых фонариков до мощных систем коммутации.

Как это работает

В начальный момент, когда на схему подается питание, все три транзистора закрыты, одновременно через цепочку резисторов R1 и R2 заряжается электролитический конденсатор C1, напряжение на нем равно напряжению питания. При нажатии на кнопку положительный сигнал с конденсатора поступает на базу транзистора VT3 отпирая его, по открытому переходу этого транзистора напряжение поступает на базу транзистора VT2, в следствии чего он также открывается. Нагрузка, в нашем случае светодиод, тоже активируется, еще во время срабатывания транзистора VT3.

Эта часть схемы представляет из себя триггерную защелку. Транзистор VT3 открывает VT2, а тот открываясь подает напряжение на базу транзистора VT3 удерживая его в открытом состоянии.

В таком состоянии схема может находится бесконечно долгое время. Притом кнопку можно просто нажать и отпустить, а не удерживать в нажатом состоянии.

Открывающийся транзистор VT2 открывает также и транзистор VT1. В этом состоянии у нас все три транзистора открыты. Когда VT1 открыт, через его открытый переход и резистор R2, конденсатор C1 будет разряжаться, отсюда можно сделать вывод, что когда транзисторы открыты, конденсатор разряжен.

При повторном нажатии кнопки база транзистора VT3 оказывается подключенной к минусовой обкладке конденсатора C1, на базе ключа напряжение в районе 0,7 вольт, и в следствии заряда конденсатора оно просаживается и он запирается. С запиранием транзистора VT3, конденсатор опять начинает заряжаться в штатном режиме, через ранее указанные резисторы.

Коммутацию нагрузки осуществляет транзистор VT3, его можно взять помощней, например bd139, в этом случае у нас появится возможность подключать к схеме более мощные нагрузки, ну или можно усилить сигнал с выхода нашей кнопки дополнительным транзистором.

Использованные в схеме транзисторы не критичны, можно взять любые малой и средней мощности соответствующей проводимости. Номиналы других компонентов схемы можно отклонять в ту или иную сторону на 30%.

Схема не прожорливая, от источника питания в 5 вольт ток потребления без нагрузки всего 850 микроАмпер, так, что смело можно задействовать в качестве выключателя ну скажем в карманном фонарике.

● Проект 2: Обрабатываем нажатие кнопки на примере зажигания светодиода

Это эксперимент по работе с кнопкой. Мы будем включать светодиод по нажатии кнопки и выключать по отпускании кнопки. Рассмотрим понятие дребезга и программные методы его устранения.

Необходимые компоненты:

В данном эксперименте мы будем использовать контакт D2 Arduino в качестве входа. Это позволяет подключить к нему кнопку для взаимодействия с проектом в режиме реального времени. При использовании Arduino в качестве входов используют pull-up- и pulldown-резисторы, чтобы вход Arduino не находился в «подвешенном» состоянии (в этом состоянии он будет собирать внешние наводки и принимать произвольные значения), а имел заранее известное состояние (0 или 1). Резисторы pull-up подтягивают вход к питанию +5 В, pull-down-резисторы подтягивают вход к GND. Кроме этого, pull-up- и pull-down-резисторы гарантируют, что кнопка не создаст короткого замыкания между +5 В и землей при нажатии. В нашем эксперименте для подключения кнопки мы будем использовать pulldown-резистор. Схема подключения представлена на рис. 2.1.

Когда кнопка отключена, вход D2 будет подтянут к «земле» через резистор номиналом 10 кОм, который будет ограничивать поток тока, и на входном контакте будет установлено значение напряжения LOW. При нажатии на кнопку входной контакт напрямую связан с 5 В. Большая часть тока будет протекать по пути наименьшего сопротивления через замкнутую кнопку, и на входе генерируется уровень HIGH. При нажатии на кнопку включаем светодиод, при отпускании – гасим.
Код данного скетча приведен в листинге 2.1.

Порядок подключения:

1. Длинную ножку светодиода (анод) подключаем к цифровому выводу D10 Arduino, другую (катод) – через резистор 220 Ом к выводу GND (см. рис. 2.1).
2. Один вход кнопки подключаем к +5 В, другой – через резистор 10 кОм к GND, выход кнопки подключаем к входу D2 Arduino (см. рис. 2.1).
3. Загружаем в плату Arduino скетч из листинга 2.1.
4. При нажатии на кнопку светодиод должен гореть, при отпускании – затухнуть.

Усложним задачу – будем переключать состояние светодиода (включен/выключен) при каждом нажатии кнопки. Загрузим на плату Arduino скетч из листинга 2.2.

При нажатии кнопки светодиод должен изменять свое состояние. Но это будет происходить не всегда. Виной тому – дребезг кнопок.
Кнопки представляют из себя механические устройства с системой пружинного контакта. Когда вы нажимаете на кнопку вниз, сигнал не просто меняется от низкого до высокого, он в течение нескольких миллисекунд меняет значение от одного до другого, прежде чем контакты плотно соприкоснутся и установится значение HIGH.
Микроконтроллер зафиксирует все эти нажатия, потому что дребезг неотличим от настоящего нажатия на кнопку. Устранить влияние дребезга можно программно. Алгоритм следующий:

1. Cохраняем предыдущее состояние кнопки и текущее состояние кнопки (при инициализации LOW).
2. Cчитываем текущее состояние кнопки.
3. Если текущее состояние кнопки отличается от предыдущего состояния кнопки, ждем 5 мс, потому что кнопка, возможно, изменила состояние.
4. После 5 мс считываем состояние кнопки и используем его в качестве текущего состояния кнопки.
5. Если предыдущее состояние кнопки было LOW, а текущее состояние кнопки HIGH, переключаем состояние светодиода.
6. Устанавливаем предыдущее состояние кнопки для текущего состояния кнопки.
7. Возврат к шагу 2. Добавляем к нашему скетчу подпрограмму устранения дребезга.
Получаем код, показанный в листинге 2.3.

Загружаем скетч в плату Arduino и проверяем работу. Теперь все работает нормально, каждое нажатие кнопки приводит к изменению состояния светодиода.

Простейшие в 220 вольт без драйвера (самое простое питание светодиода от сети напряжением 220В)

Для нормальной работы светодиода требуется постоянное напряжение или ток. Они должны быть:

1. Постоянными по направлению. Т. е. ток в цепи светодиода при приложении напряжения должен течь от «+» источника напряжения к его «–».
2. Стабильными, т. е. постоянными по величине, в течение времени работы диода.
   
3. Не пульсирующими – после выпрямления и стабилизации величины постоянных напряжения или тока не должны периодически изменяться.
   
   Схема формы напряжения на выходе двухполупериодного выпрямителя при фильтрации электролитическим конденсатором (на схеме черный и белый прямоугольники с маркировкой «+»). Пунктир – напряжение на выходе выпрямителя. Конденсатор заряжается до амплитуды полуволны и постепенно разряжается на сопротивлении нагрузки. «Ступеньки» – это пульсации. Отношение амплитуд ступеньки и полуволны в процентах – это коэффициент пульсации.

Для светодиодов вначале использовали имевшиеся источники напряжения – 5, 9, 12 В. А рабочее напряжение p-n перехода от 1,9-2,4 до 3,7-4,4 В. Поэтому включение диода напрямую – это почти всегда его физическое сгорание от перегрева большим током. Ток нужно ограничивать токоограничивающим резистором, тратя энергию на его нагрев.

Светодиоды можно включать последовательно по несколько штук. Тогда, собрав из них цепочку, можно по сумме их прямых напряжений дойти почти до напряжения источника питания. А оставшуюся разницу «погасить», рассеяв ее в виде тепла на резисторе.

Когда диодов десятки, их соединяют в последовательные цепи, которые включают параллельно.

Устройство светодиода

Хотя и существует множество светодиодов, самая распространённая форма состоит из 5-миллиметрового полимерного корпуса с линзой, медного или алюминиевого основания, катода, параболического рефлектора (отражателя) и кристалла, который соединяется с анодом при помощи тонкой золотой проволоки.

Как работает светодиод?

Принцип работы изделия основывается на взаимодействии двух полупроводников, положительного и отрицательного типа (p-n-переход). Когда электрический ток проходит через полупроводники, в месте соприкосновения выделяется энергия, излучающая свет. Это обусловлено переходом от одного типа проводимости к другому, когда ионы положительно заряженных дырок соединяются с отрицательными зарядами электронов.

Виды и основные параметры светодиодов

На схеме светодиод обозначается как обычный диод с двумя параллельными стрелками, направленными наружу и указывающими на его излучающий характер. В продаже имеется большое количество типов светодиодов, которые различаются между собой функциональным назначением, конструкцией, мощностью, цветом свечения и другими свойствами.

По назначению светодиоды разделяют на два вида – индикаторные и осветительные.

• светодиоды SMD;
• сверхъяркие Super Flux “Piranha”;
• DIP светодиоды (Direct In-line Package);
• Straw Hat («соломенная шляпа»).

• COB (Chip On Board) светодиоды;
• SMD LED;
• филаментные (Filament LED).

Индикаторные светодиоды отличаются малой мощностью и умеренной яркостью свечения. Используются для цветовой индикации режимов работы различных приборов и оборудования, а также для подсветки дисплеев и приборных щитов. Разновидности индикаторных светодиодов:

• DIP-светодиоды. Кристалл-излучатель находится в выводном корпусе, который чаще всего представляет собой выпуклую линзу. Минус – малый угол рассеивания излучения.
• «Пиранья» – излучатель сверхвысокой яркости с четырьмя выводами, обеспечивающими его удобное крепление на плате. Востребован для подсветки приборов в автомобилях и в рекламных вывесках.
• «Соломенная шляпа». Цилиндрический двухвыводный прибор со значительным углом рассеивания излучения и увеличенным диаметром линзы. Применяется в декоративных конструкциях и светосигналах тревоги.
• SMD-светодиоды. Приборы сверхвысокой яркости располагаются в корпусах, рассчитанных на SMT-монтаж. В их маркировке указываются размеры в дюймах (их сотых долях) или в мм. На базе SMD-светодиодов изготавливаются светодиодные ленты.

Осветительные светодиоды встречаются в конструкции фонарей, фар, лент. Отличаются мощностью и яркостью свечения. Большинство осветительных приборов размещают в корпусах для SMT-монтажа. Изготавливаются в двух разновидностях белого цвета:

• cool white – холодный;
• warm white – теплый.

Осветительный SMD-светодиод представляет собой теплоотводящую подложку, на которой смонтирован излучающий кристалл, обработанный люминофорным составом.

Распиновка светодиода

Полярность светодиода – анод или плюс и катод – минус определить легко по картинкам:

У цилиндрических корпусов катод обозначен срезом на боковой части, у анода вывод длиннее, а у катода – короче.

Катод у SMD светодиодов обозначен срезом на корпусе.

В матрицах мощных COB светодиодов «+» и «-» выдавлены на контактных площадках для пайки.

Обозначение на схеме

Для обозначения на схеме используется две вышеуказанные пиктограммы. Две параллельные стрелочки указывают, что светит очень сильно, количество зайчиков в глазах не сосчитать.

Схема подключения светодиода

В классической схеме рекомендуют производить подключение через токоограничительный резистор. Действительно, правильно подобрав резисторное или индуктивное сопротивление, можно подключить диод, рассчитанный на напряжение питания 3В, даже к сети переменного тока.

Главное требование к параметрам питания – ограничение тока цепи.

Поскольку сила тока – параметр, отображающий плотность потока электронов по проводнику, при превышении этого параметра диод просто взорвется из-за мгновенного и значительного выделения тепла на полупроводниковом кристалле.

Основные принципы подключения

Как было сказано ранее, конструкция светоизлучающего диода подразумевает их подключение исключительно к источнику постоянного тока. Однако, поскольку рабочая часть светодиода – это полупроводниковый кристалл кремния, то очень важно соблюдать полярность, в противном случае светодиод не будет излучать световой поток.

Каждый светодиод имеет техническую документацию, в которой содержатся инструкции и указания по правильному подключению. Если документации нет, можно посмотреть маркировку светодиода. Маркировка поможет узнать производителя, а зная производителя, Вы сможете найти нужный даташит, в котором и содержится информация по подключению. Вот, такой не хитрый совет.

Как определить полярность?

Для решения вопроса существует всего 3 способа:

1. Конструктивно. Согласно нормам, принятым во всем мире, на обычном светодиоде (не SMD типа), длинная ножка всегда является «+» или же анодом. Для работы светодиода на него должна подаваться положительная полуволна. А короткая – катодом.
2. С помощью мультиметра. Для проверки необходимо переключатель прибора поставить в режим «Прозвонка» и установить красный щуп мультиметра на анод, а черный – на катод. В результате светодиод должен засветиться. Если этого не произошло, необходимо поменять полярность (черный на анод, а красный на катод). Если результат не меняется, тогда led вышел из строя (для установления более точного диагноза, читайте как проверить светодиод).
3. Визуально. Если присмотреться к светодиоду, то можно увидеть 2 кончика возле кристалла. Тот, который больше – катод, тот, что меньше – анод.

С полярностью разобрались, теперь нам нужно определиться с тем, как подключить LED к сети. Для тех, кто не понял, читайте подробную и интересную статью определения полярности у светодиода. В ней мы собрали все возможные способы проверки, и даже при помощи батарейки.

Подключение светоизлучающего диода к сети 220 В

Если запитать светодиод прямо от 220 В с ограничением его тока, то светить он будет при положительной полуволне и гаснуть при отрицательной. Но это только в том случае, когда обратное напряжение p-n перехода будет много больше 220 В. Обычно это в районе 380-400 В.

Второй способ включения– через гасящий конденсатор.

Сетевое напряжение подают на «мост» на диодах VD1-VD4. Конденсатор С1 «погасит» около 215-217 В. Остаток выпрямится. После фильтрации конденсатором С2 постоянное напряжение подают на светодиод. Не забудьте об ограничении тока через диод резистором

Еще одна схема подключения – с однополупериодным выпрямителем на диоде и с ограничивающим резистором, величиной 30 кОм.

ВНИМАНИЕ! Большинство схем с прямым подключением в сеть 220 В имеют серьезный недостаток – они опасны поражением человека высоким напряжением – 220 В. Поэтому их следует использовать аккуратно, с тщательной изоляцией всех токоведущих частей.

Подключение светодиодов к напряжению 220В

Первое, что нужно знать при подключении к сети 220В, — для номинального свечения через светодиод должен проходить ток в 20мА, а падение напряжения на нем не должно превышать 2,2-3В. Исходя из этого, необходимо рассчитать номинал токоограничивающего резистора по следующей формуле:

в которой 0,75 – коэффициент надежности led, U пит – это напряжения источника питания, U пад – напряжение, которое падает на светоизлучающем диоде и создает световой поток, I – номинальный ток, проходящий через него, и R – номинал сопротивления для регулирования проходящего тока. После соответствующих вычислений, номинал сопротивления должен соответствовать 30 кОм.

Однако не стоит забывать, что на сопротивлении будет выделятся большое количество тепла за счет падения напряжения. По этой причине дополнительно необходимо рассчитать мощность этого резистора по формуле:

Для нашего случая U – это будет разность напряжения питающей сети и напряжения падения на светодиоде. После соответствующих вычислений, для подключения одного led мощность сопротивления должна равняться 2Вт.

После определения номинала и мощности сопротивления можно собрать схему для подключения одного светодиода к 220В. Для ее надежной работы необходимо ставить дополнительный диод, который будет защищать светоизлучающий диод от пробоя, при возникновении амплитудного напряжения на выводах светодиода в 315В (220*√2).

Схема практически не применяется, поскольку в ней возникают очень большие потери из-за выделения тепла в сопротивлении. Рассмотрим более эффективную схему подключения к 220 В:

На схеме, как видим, установлен обратный диод VD1, пропускающий обе полуволны на конденсатор C1 емкостью 220 нФ, на котором происходит падение напряжение до необходимого номинала.

Сопротивление R1 номиналом 240 кОм, разряжает конденсатор при выключенной сети, а во время работы схемы не играет никакой роли.

Но это упрощенная модель для подключения LED, в большинстве светодиодных ламп уже встроенный драйвер (схема), который преобразует переменное напряжение 220В в постоянное с величиной 5-24В для их надежной работы. Схему драйвера Вы можете видеть на следующем фото:

Параллельное соединение светодиодов не правильное

Параллельное соединение светодиодов используют, когда напряжение блока питания (источника) не хватает, для того, чтобы запитать ряд последовательных светодиодов. Если «конкретно теоретически», то параллельно светодиоды можно подключать и «тупо» — соединить все аноды и катоды LEDs. После чего подключить их к батарее и вуаля… Светодиоды горят! Причем единожды и на краткое время при подключении. Далее — конец им.

Такая схема подключения параллельно светоизлучающих диодов — не работоспособна, ввиду того, сопротивление диода маленькое и спокойно провоцирует режим КЗ (короткого замыкания).

Сразу откину некоторых злопыхателей. Есть, конечно, исключения… Ими грешат китайские производители дешевизны. Но это исключение из правил. Если кто-то разбирал китайские игрушки или зажигалки, то наверняка видел именно такую схему подключения. Где диоды подключены параллельно, не имея в свей цепи никаких посторонних электронных компонентов. Почему? Да все просто — в таких цепях ток ограничивается внутренним сопротивлением батареек AG1 (таблетка). Мощность в таких таблетках минимальна и не может нанести вред диоду. Т.е. мы опять приходим к выводу, что для нормального функционирования, диодам нужен резистор.

Повторюсь еще раз — параллельное соединение светодиодов используют только тогда, когда источник питания низковольтный.

Не смотря на то, что такой тип соединения не очень приветствуется, его частенько используют. В таких типах соединений есть одно правило — параллельное соединение светодиодов никогда не происходит с использованием ТОЛЬКО ОДНОГО резистора.

Ну или для тех, кто понимает только визуальные картинки, то не правильное параллельное соединение будет выглядеть так:

К сожалению, не смотря на то. что такое подключение не правильное, опять же, вездесущие китайцы тоже используют его во всю… Особенно в фонариках. Для этого им завышают номинал резистора, дабы не было перегрузки и товар преспокойненько может проработать год… А может и не проработать… Тут уж как повезет.

Плюсы и минусы параллельного соединения светодиодов

Большим плюсом параллельного соединения стоит отметить, что в случае правильного соединения светодиодов при перегорании одного из них, остальные будут работать. Диоды будут работать если и большее количество LEDs перегорит, здесь основным остается правило — чтобы работала хотя бы одна ветка. При последовательном соединении светодиодов выход из строя одного из них приведет к тому, что строка из последовательно соединенных чипов перестанет светиться.

Параллельное соединение позволяет соединить от двух и более светодиодов. Ограничения могут возникнуть только по мощности батареи (источника питания) и габаритов самого прибора, в который вы захотите поместить свое «детище».

Минусом параллельного соединения светодиодов отметим — удорожание конструкции, за счет того, что в цепи появляются новые элементы. В результате конечный продукт может оказаться достаточно громоздким.

Стоит представить себе елочную гирлянду с таким соединением диодов… Для ее работоспособности придется соединять еще один проводник к паре светодиод-резистор. Поэтому 99,9 % всех гирлянд собраны из последовательно соединенных светодиодов.

Последовательное подключение

При последовательном соединении через токоограничивающий резистор в одну цепочку собираются несколько светодиодов, причем катод предыдущего припаивается к аноду последующего:

В схеме, по всем светодиодам будет проходить один ток (20мА), а уровень напряжения будет состоять из сумм падения напряжения на каждом. Это означает, используя данную схему подключения, нельзя включить в цепь любое количество светодиодов, т.к. оно ограничено падением напряжения.

Падение напряжения – это уровень напряжения, которое светоизлучающий диод преобразует в световую энергию (свечение).

Например, в схеме падение напряжения на одном светодиоде составит 3 Вольта. Всего в схеме 3 светодиода. Источник питания 12В. Считаем, 3 Вольта * 3 led = 9 В — падение напряжения.

После несложных расчетов, мы видим, что не сможем включить в схему параллельного подключения более 4 светодиодов (3*4=12В), запитывая их от обычного автомобильного аккумулятора (или другого источника с напряжением 12В).

Если захотим последовательно подключить большее количество LEd, то понадобится источник питания с большим номиналом.

Данная схема довольно часто встречалась в елочных гирляндах, однако из-за одного существенного недостатка в современных светодиодных гирляндах применяют смешанное подключение. Что за недостаток, разберем ниже.

Недостатки последовательного подключения

1. При выходе из строя хотя бы одного элемента, не рабочей становится вся схема;
2. Для питания большого количества led нужен источник с высоким напряжением.

Распространенные ошибки при подключении

Самые часто встречающиеся ошибки при соединении светодиодов:

1. Выбор резистора не того номинала – если подобрать слишком маленькое сопротивление, светодиод может перегореть. При большом значении светить диод будет не в полную силу.
2. Подключение напрямую к источнику питания без токоограничивающего резистора. Излучающий компонент сразу сгорит.
3. Соединение по параллельной схеме с одним резистором для всех диодов. Компоненты начнут выходить из строя, так как рабочий ток у каждого различный.
4. Соединение по последовательной схеме светодиодов, рассчитанных на разный ток. В таком случае часть диодов перегорит, а часть будет светить тусклее.
5. Подключение напрямую к сети 220 В без защиты.

Важно! Совершение описанных ошибок повлечет за собой негативные последствия в виде поломки диода или нанесения себе травм.

Альтернативный тип подключения

Последовательно-параллельное соединение светодиодов – встречается в прожекторах и других мощных светильниках, работающих как от постоянного, так и от переменного напряжения.

Как видите, матрица поделена на ветки, каждая из которых имеет токоограничивающий резистор. Конкретный экземпляр предназначен для замены штатной лампы плафона в салоне автомобиля. Если один диод выйдет из строя – одна цепь перестанет гореть, а остальные цепочки продолжат свечение.

Если вы не можете определиться, как подключить светодиоды последовательно или параллельно, есть альтернативный вариант — гибридное соединение. С первого взгляда непонятно в чем смысл.

Гибридный вариант принял достоинства от последовательного и параллельного соединения светодиодов. Схема будет работать полностью, даже если один из элементов в цепи перегорит, в тоже время остальные элементы не испытают перегрузки. Напряжение на каждом сегменте будет ограничено светодиодом с наименьшим падением.

Чтобы собрать светильник правильно, а LED работали долго и не перегревались, нужно определиться как подключать светодиоды — последовательно или параллельно. Вы ознакомились с сильными и слабыми сторонами каждого из вариантов. Благодаря полученным знаниям можно выполнить ремонт LED лампы или прожектора.

Применение в быту

Чаще всего такие схемы встречаются в выключателях с подсветкой. Типичная схема правильного использования указана ниже:

Подключение светодиода в выключателе

Ввиду маленькой мощности световых устройств в них нет защищающих обратных диодов. Резистор установлен таким образом, чтобы ограничить прямой ток значением 1 мА. Такая схема подключения светодиода к сети 220 вольт не особо эффективна в плане яркости свечения, оно очень тусклое, но свою роль играет хорошо – в темной комнате выключатель видно. Здесь обратное напряжение при размыкании контактов цепи направлено на резистор, в качестве дополнительной нагрузки также выступает наличие светодиодной или любой другой лампочки, а также блока питания. Таким образом, светодиод защищен он обратного пробоя током.

Техника безопасности

Кратко о нюансах подключения, которое выполняется в большинстве домов – для обеспечения безопасности при работе с электрической цепью часто бывает мало выключить один только выключатель. Дело в том, что он, как правило, размыкает фазу, но при этом из-за отсутствия заземления на ноле остается остаточное напряжение. Если заземление неправильное, например, люди подключаются к батарее или водопроводу, есть риск попасть на напряжение между фазой и заземлением. Отключайте питание полностью на рубильнике или счетчике на входе в дом или квартиру, и сделайте уже правильное заземление, если у вас его нет.

Основные выводы

Подключить своими руками светодиод (несколько диодов) с использованием резисторов и накопителей заряда целесообразно, если у них небольшая мощность. Такие источники света предназначены для индикации или подсветки. Для мощных ламп эти схемы не подходят.

Если все же нужно подключить небольшую лампочку к сети 220 В, важно правильно подобрать параметры всех элементов. Высокое напряжение переменного тока быстро разрушает те из них, которые неспособны пропускать обратный ток. Залог успеха – ограничение амплитуды и грамотное определение амортизационного запаса. Немаловажно так же качество диодов и других деталей.

Как можно избежать явного указания значения уровня напряжения при вызове digitalWrite?

Мы передаем в digitalWrite не конкретное значение HIGH или LOW, а просто булеву переменную ledEnabled. В зависимости от того, какое значение было для нее вычислено, светодиод будет зажигаться или гаситься.

Задания для самостоятельного решения

Измените код так, чтобы светодиод переключался только после отпускания кнопки.

Включение светодиода кнопкой Ардуино

Включение светодиода кнопкой Ардуино можно осуществить различными способами — можно управлять светодиодом одной или двумя кнопками, а можно плавно менять яркость светодиода. Рассмотрим, все варианты подключения кнопки и светодиода к плате Arduino Uno с примерами программ. Рассмотрев представленные скетчи, вы сможете использовать в своих проектах тактовые кнопки для управления Ардуино.

Ардуино кнопка со светодиодом

Включение и выключение светодиода кнопкой Ардуино производится с помощью подключения одной тактовой кнопки к цифровому пину без подтягивающего резистора. Дело в том, что платы Arduino имеют встроенные резисторы, которыми можно управлять. Для этого следует использовать в pinMode() параметр INPUT_PULLUP, которая сконфигурирует пин на вход с подтягивающим резистором.

Обратите внимание, что при использовании INPUT_PULLUP происходит подтяжка цифрового входа к 5 вольтам, поэтому значение входящего сигнала будет инвертирован. То есть, при отпущенной кнопке, которая подключена к заземлению — GND, на цифровом входе будет высокий сигнал. При нажатии на кнопку — на входе, который сконфигурирован с помощью INPUT_PULLUP, будет низкий сигнал.

Как подключить кнопку и светодиод к Ардуино

Для этого занятия потребуется:

• Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega;
• макетная плата;
• светодиод;
• 2 резистора 220 Ом;
• 2 тактовых кнопки;
• провода «папа-папа».

Схема для включения/выключения светодиода кнопкой от Ардуино

Для переключения светодиода кнопкой Ардуино соберите схему, как на изображении выше. Обратите внимание, что тактовая кнопка на макетной плате подключена к микроконтроллеру без подтягивающего резистора. Пин 2 подключен к 5V через встроенный резистор, поэтому при отпущенной кнопке на входе пине 2 будет высокий уровень сигнала, а при нажатии кнопки будет низкий уровень.

Скетч. Управление светодиодом Ардуино через кнопку

Пояснения к коду:

1. boolean — это глобальная переменная Ардуино, которая может принимать всего два значения – true (истина) и false (ложь);
2. задержка delay(10); в программе позволяет избежать «дребезг контактов» кнопки и исключить ложное срабатывание.

Схема управления светодиодом двумя кнопками от Ардуино

Скетч. Управление двумя кнопками одним светодиодом

Пояснения к коду:

1. данный пример программы позволяет включать светодиод нажатием одной кнопки и выключать светодиод нажатием второй кнопки; delay(10); позволяет избежать «дребезг контактов» кнопки и исключить возможность ложного срабатывания.

Следующий пример тоже потребует для подключения к Ардуино две кнопки, два светодиода, как на предыдущей схеме. Но вместо простого включения/выключения диода, мы будем увеличивать и уменьшать яркость светодиода с помощью ШИМ сигнала микроконтроллера. Загрузите пример программы для «Светодиод и кнопка Ардуино ШИМ», чтобы получить понятие о принципе работы кнопки с Arduino Uno.

Скетч. Управление яркостью светодиода кнопкой Ардуино

Пояснения к коду:

1. для подключения светодиода следует использовать пин с ШИМ модуляцией;
2. начальное значение яркости int brightness равен ста, в программе прирост и уменьшение яркости (20) можно поменять по своему усмотрению.

Заключение. Мы рассмотрели сразу несколько примеров для управления светодиодом Ардуино с помощью кнопки. Вы узнали, что светодиодом можно управлять с помощью одной кнопки, или производить включение/выключение двумя кнопками. Кроме того, можно менять яркость с помощью кнопки и ШИМ сигнала. Все рассмотренные примеры можно использовать в различных проектах на Arduino для начинающих.

Как одной кнопкой включить 30 светодиодов

Кнопка — всем известное механическое устройство, которое может замыкать и размыкать электрическую цепь по желанию человека. Например, тактовая кнопка push button , используемая в этом уроке, замыкает цепь только пока палец давит на неё. Кнопка на размыкание, напротив, разрывает цепь при нажатии. Тактовые кнопки, можно найти практически в каждом электронном приборе: в клавиатуре компьютера, в телефоне, в пульте от телевизора, и т. Кнопки с фиксацией удобно использовать для переключения режима работы устройства.

Поиск данных по Вашему запросу:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Перейти к результатам поиска >>>

Работа с кнопкой, режим переключения работы

Новые статьи. Принцип работы, подключение, примеры. Модуль Bluetooth HC Принцип работы, подключение. Чтение и запись данных. Обрабатываем команды от пульта. Принцип работы, подключение, пример. Принцип работы, пример работы. Крутим потенциометр, меняем положение. Подключение дисплея Nokia Принцип подключения, вывод информации на него. Обрабатываем освещённость, зажигая или гася светодиоды. Показываем усилительные качества транзистора.

На примере электродвигателя изменяем обороты. Управляем матрицей из 4 разрядов, экономим выходы Arduino. Делаем динамическую индикацию. Выводим цифры.

Широтно-импульсная модуляция. Переливаемся цветами радуги. Вращением потенциометра меняем количество светящихся светодиодов. Показываем закон Ома на примере яркости светодиода. Понятие Интернета вещей для Умного дома. Обзор набора Интернета вещей для Умного дома. Установка программного обеспечения.

Подключаем датчик влажности почвы. Как подключить датчик уровня воды. Определение концентрации углеводородных газов с помощью датчика MQ Определение концентрации угарного газа с помощью датчика MQ Подключение модуля датчика огня. Подключение датчика присутствия HC-SR Отображение показаний и индикация состояний датчиков.

Дисплей TFT 2. Вывод показаний датчиков на TFT 2. Светодиодная индикация и звуковая сигнализация о критических параметрах датчиков для NodeMCU. Управление исполнительными устройствами. Подключение блока реле для управления исполнительными устройствами. Отображение данных о статусе исполнительных устройств на экране дисплея и управление с помощью сенсора.

Подключение блока реле к модулю NodeMCU. Управление блоком реле по ИК-каналу. Пример с модулем NodeMCU. Создание будильников для запуска исполнительных устройств по расписанию. Вывод времени на экран дисплея. IoT Manager — управление Умным домом через мобильное приложение. Передача данных брокеру тестовый пример. Публикация данных датчиков в темы брокера на примере NodeMCU. Пункт самовывоза м. Это эксперимент по работе с кнопкой. Мы будем включать светодиод по нажатии кнопки и выключать по отпускании кнопки.

Рассмотрим понятие дребезга и программные методы его устранения. В данном эксперименте мы будем использовать контакт D2 Arduino в качестве входа. Это позволяет подключить к нему кнопку для взаимодействия с проектом в режиме реального времени. В нашем эксперименте для подключения кнопки мы будем использовать pulldown-резистор. Схема подключения представлена на рис.

Схема подключения кнопки и светодиода. Полезные ссылки Политика конфиденциальности и оферта Пользовательское соглашение Договор-оферта. Применить Сбросить.

Arduino:Примеры/Управление RGB-светодиодом при помощи Arduino

Русская поддержка phpBB. Please, in order to access our website you need to activate JavaScript in your Browser. How to enable JavaScript in your Browser. Поиск Расширенный поиск. Управление одной кнопкой Вопросы по подключению кнопок и клавиатур.

Занятие №2. Переключение светодиода

Управление режимами светодиодов Подскажите люди добрые Где это Циклическое переключение светодиодов Была поставлена задача разработать программу на основе микроконтроллера ATMEGA8 которая выполняет в Переключение четырех светодиодов сдвиг по кнопке Добрый день. Требуется помощь в написании кода на Assembler. Задание следующее: Переключение Управление светодиодами одной кнопкой Есть программа написанная на assembler.

Arduino урок 3 — Кнопка

Нужна схема переключения двух светодиодов одной кнопкой без фиксации. Кнопка с одной парой нормально разомкнутых контактов. Напряжение питания — 3,6…6 вольт. Заранее благодарю! Обсуждайте в социальных сетях и микроблогах.

Управление светодиодом одной кнопкой

Описание: Переключение режимов. Поиск в теме Версия для печати. День добрый. Есть следующая проблеммка. По кнопке должна происходить смена режима свечения они заранее заданы.

● Проект 2: Обрабатываем нажатие кнопки на примере зажигания светодиода

By Sergafan , October 2, in Автоматика. Добрый день! Нужен совет. Мы принимаем формат Sprint-Layout 6! Экспорт в Gerber из Sprint-Layout 6.

И один в поле воин.

Войти через. Найдите лучшие предложения hot led кнопкой выключателя. Защита Покупателя.

Как включить и выключить два светодиода с помощью одной кнопки?

Подключение датчика кнопки к ардуино требует определенных знаний и навыков. В этой статье мы поговорим о том, что такое тактовая кнопка, что такое дребезг кнопки, как правильно подключать кнопку с подтягивающим и стягивающим резистором, как можно управлять с помощью кнопки светодиодами и другими устройствами. Кнопка или кнопочный переключатель — самый простой и доступный из всех видов датчиков. Нажав на нее, вы подаете контроллеру сигнал, который затем приводит к каким-то действиям: включаются светодиоды, издаются звуки, запускаются моторы.

Войти или зарегистрироваться. Искать только в заголовках Сообщения пользователя: Имена участников разделяйте запятой. Новее чем: Искать только в этой теме Искать только в этом разделе Отображать результаты в виде тем. Быстрый поиск. Добрый день, я только начинаю осваивать Arduino, и вот столкнулся с проблемой, нигде не могу найти объяснение как работать с кнопкой в режиме переключения программ, ну к примеру, 1 нажатие приводит к включению бегущих огней, 2 нажатие к реверсу бегущих огней, 3 включение к нарастающей линейки светодиодов, 4 нажатие к поочередному погасанию линейки светодиодов, 5 нажатие к миганию всех светодиодов. Всего светодиодов 5 шт.

Данный пример демонстрирует управление RGB-светодиодом при помощи Arduino. При каждом нажатии кнопки значение переменной, отвечающей за режим свечения RGB-светодиода будет увеличиваться на 1 инкрементироваться. При достижении значения 8, переменная обнуляется.

Управление последовательностью светодиодов с помощью MSP430G2

В предыдущей статье на нашем сайте мы рассмотрели основы работой с платой MSP430G2 LaunchPad от компании Texas Instruments с помощью Energia IDE и мигание одним светодиодом с ее помощью. В данной статье мы рассмотрим функции чтения и записи цифровых контактов платы MSP430G2 чтобы считывать состояние внешних устройств (например, кнопки) и управлять несколькими цифровыми выходами, к которым в нашем проекте будут подключены светодиоды.

Необходимые компоненты

1. Плата MSP430G2 LaunchPad (купить на AliExpress).
2. Светодиод любого цвета – 8 шт. (купить на AliExpress).
3. Кнопка – 2 шт.
4. Резистор 1 кОм – 8 шт. (купить на AliExpress).
5. Соединительные провода.

Схема проекта

В нашей предыдущей статье мы рассматривали мигание только одним светодиодом, встроенным в плату MSP430G2. В этой же статье мы рассмотрим зажигание 8 светодиодов в определенной последовательности при нажатии первой кнопки. При нажатии второй кнопки последовательность включения светодиодов будет другой.

Схема нашего проекта управления последовательностью светодиодов с помощью платы MSP430G2 представлена на следующем рисунке.

Итого в схеме мы имеем 8 светодиодов, подключенных к контактам с P1.0 до P2.1 и 2 кнопки, подключенные к контактам P2.4 и P2.3.

Катоды светодиодов подключены к общему проводу схемы (земле), а аноды через токоограничивающие резисторы – к контактам ввода/вывода (I/O pins) платы. К слову сказать, токоограничивающие резисторы не являются обязательными для подключения светодиодов к микроконтроллеру MSP430 потому что максимальный ток для его контактов составляет всего 6mA, а напряжение – 3.6V. Тем не менее, использование токоограничивающих резисторов является хорошей практикой даже в этом случае.

У кнопок один провод подключен к общему проводу (земле), а другой – к контактам P2.3 и P2.4 соответственно. Это значит, что при нажатии кнопок на эти контакты будет подаваться земля.

Объяснение кода программы

Полный код программы приведен в конце статьи, здесь же мы кратко рассмотрим его основные фрагменты.

Сначала в функции void setup() мы зададим режимы работы контактов, к которым подключены светодиоды, на вывод данных. Для контактов, к которым подключены кнопки, мы зададим режим работы на ввод данных с использованием внутренних подтягивающих резисторов. Светодиоды подключены к контактам с P1.0 до P2.1, что соответствует их номерам на плате с 2 по 9. Кнопки подключены к контактам P2.3 и P2.4 – на плате они имеют номера 11 и 12 соответственно.

Как одной кнопкой включить 30 светодиодов

Простейшие в 220 вольт без драйвера (самое простое питание светодиода от сети напряжением 220В)

1. Постоянными по направлению. Т. е. ток в цепи светодиода при приложении напряжения должен течь от «+» источника напряжения к его «–».
2. Стабильными, т. е. постоянными по величине, в течение времени работы диода.
   
3. Не пульсирующими – после выпрямления и стабилизации величины постоянных напряжения или тока не должны периодически изменяться.
   
   Схема формы напряжения на выходе двухполупериодного выпрямителя при фильтрации электролитическим конденсатором (на схеме черный и белый прямоугольники с маркировкой «+»). Пунктир – напряжение на выходе выпрямителя. Конденсатор заряжается до амплитуды полуволны и постепенно разряжается на сопротивлении нагрузки. «Ступеньки» – это пульсации. Отношение амплитуд ступеньки и полуволны в процентах – это коэффициент пульсации.

• светодиоды SMD;
• сверхъяркие Super Flux “Piranha”;
• DIP светодиоды (Direct In-line Package);
• Straw Hat («соломенная шляпа»).

• COB (Chip On Board) светодиоды;
• SMD LED;
• филаментные (Filament LED).

• DIP-светодиоды. Кристалл-излучатель находится в выводном корпусе, который чаще всего представляет собой выпуклую линзу. Минус – малый угол рассеивания излучения.
• «Пиранья» – излучатель сверхвысокой яркости с четырьмя выводами, обеспечивающими его удобное крепление на плате. Востребован для подсветки приборов в автомобилях и в рекламных вывесках.
• «Соломенная шляпа». Цилиндрический двухвыводный прибор со значительным углом рассеивания излучения и увеличенным диаметром линзы. Применяется в декоративных конструкциях и светосигналах тревоги.
• SMD-светодиоды. Приборы сверхвысокой яркости располагаются в корпусах, рассчитанных на SMT-монтаж. В их маркировке указываются размеры в дюймах (их сотых долях) или в мм. На базе SMD-светодиодов изготавливаются светодиодные ленты.

• cool white – холодный;
• warm white – теплый.

Полярность светодиода – анод или плюс и катод – минус определить легко по картинкам:

У цилиндрических корпусов катод обозначен срезом на боковой части, у анода вывод длиннее, а у катода – короче.

Катод у SMD светодиодов обозначен срезом на корпусе.

В матрицах мощных COB светодиодов «+» и «-» выдавлены на контактных площадках для пайки.

1. Конструктивно. Согласно нормам, принятым во всем мире, на обычном светодиоде (не SMD типа), длинная ножка всегда является «+» или же анодом. Для работы светодиода на него должна подаваться положительная полуволна. А короткая – катодом.
2. С помощью мультиметра. Для проверки необходимо переключатель прибора поставить в режим «Прозвонка» и установить красный щуп мультиметра на анод, а черный – на катод. В результате светодиод должен засветиться. Если этого не произошло, необходимо поменять полярность (черный на анод, а красный на катод). Если результат не меняется, тогда led вышел из строя (для установления более точного диагноза, читайте как проверить светодиод).
3. Визуально. Если присмотреться к светодиоду, то можно увидеть 2 кончика возле кристалла. Тот, который больше – катод, тот, что меньше – анод.

Второй способ включения– через гасящий конденсатор.

Сетевое напряжение подают на «мост» на диодах VD1-VD4. Конденсатор С1 «погасит» около 215-217 В. Остаток выпрямится. После фильтрации конденсатором С2 постоянное напряжение подают на светодиод. Не забудьте об ограничении тока через диод резистором

Еще одна схема подключения – с однополупериодным выпрямителем на диоде и с ограничивающим резистором, величиной 30 кОм.

Какая схема подключения светодиодов лучше — последовательная или параллельная

Самое правильное подключение нескольких светодиодов — последовательное. Сейчас объясню почему.

Дело в том, что определяющим параметром любого светодиода является его рабочий ток. Именно от тока через светодиод зависит то, какова будет мощность (а значит и яркость) светодиода. Именно превышение максимального тока приводит к чрезмерному повышению температуры кристалла и выходу светодиода из строя — быстрому перегоранию либо постепенному необратимому разрушению (деградации).

Ток — это главное. Он указан в технических характеристиках светодиода (datasheet). А уже в зависимости от тока, на светодиоде будет то или иное напряжение. Напряжение тоже можно найти в справочных данных, но его, как правило, указывают в виде некоторого диапазона, потому что оно вторично.

Для примера, заглянем в даташит светодиода 2835:

Как видите, прямой ток указан четко и определенно — 180 мА. А вот напряжение питания светодиодов при таком токе имеет некоторый разброс — от 2.9 до 3.3 Вольта.

Получается, что для того, чтобы задать требуемый режим работы светодиода, нужно обеспечить протекание через него тока определенной величины. Следовательно, для питания светодиодов нужно использовать источник тока, а не напряжения.

Конечно, к светодиоду можно подключить источник стабилизированного напряжения (например, выход лабораторного блока питания), но тогда нужно точно знать какой величины должно быть напряжение для получения заданного тока через светодиод.

Например, в нашем примере со светодиодом 2835, можно было бы подать на него где-то 2.5 В и постепенно повышать напругу до тех пор, пока ток не станет оптимальным (150-180 мА).

Так делать можно, но в этом случае придется настраивать выходное напряжение блока питания под каждый конкретный светодиод, т.к. все они имеют технологический разброс параметров. Если, подключив к одному светодиоду 3.1В, вы получили максимальный ток в 180 мА, то это не значит, что поменяв светодиод на точно такой же из той же партии, вы не сожжёте его (т.к. ток через него при напряжении 3.1В запросто может превысить максимально допустимое значение).

К тому же необходимо очень точно поддерживать напряжение на выходе блока питания, что накладывает определенные требования к его схемотехнике. Превышение заданного напряжения всего на 10% почти гарантированно приведет к перегреву и выходу светодиода из строя, так как ток при этом превысит все мыслимые значения.

Вот прекрасная иллюстрация к вышесказанному:

А самое неприятное то, что проводимость любого светодиода (который по сути является p-n-переходом) находится в очень сильной зависимости от температуры. На практике это приводит к тому, что по мере разогрева светодиода, ток через него начинает неумолимо возрастать. Чтобы вернуть ток к требуемому значению, придется понижать напряжение. В общем, как ни крути, а без контроля тока никак не обойтись.

Поэтому самым правильным и простым решением будет использовать для подключения светодиодов драйвера тока (он же источник тока). И тогда будет совершенно неважно, какой вы возьмете светодиод и каким будет прямое напряжение на нем. Нужно просто найти драйвер на нужный ток и дело в шляпе.

Теперь, возвращаемся к главному вопросу статьи — почему все-таки последовательное подключение, а не параллельное? Давайте посмотрим, в чем разница.

Параллельное подключение

При параллельном подключении светодиодов, напряжение на них будет одинаковым. А так как не существует двух диодов с абсолютно одинаковыми характеристиками, то будет наблюдаться следующая картина: через какой-то светодиод будет идти ток ниже номинального (и светить он будет так себе), зато через соседний светодиод будет херачить ток в два раза превышающий максимальный и через полчаса он сгорит (а может и быстрее, если повезет).

Очевидно, что такого неравномерного распределения мощностей нужно избегать.

Для того, чтобы существенно сгладить разброс в ТТХ светодиодов, лучше подключать их через ограничительные резисторы. Напряжение блока питания при этом может быть существенно выше прямого напряжения на светодиодах. Как подключать светодиоды к источнику питания показано на схеме:

Проблема такой схемы подключения светодиода в том, что чем больше разница между напряжением блока питания и напряжением на диодах, тем больше бесполезной мощности рассеивается на ограничительных резисторах и тем, соответственно, ниже КПД всей схемы.

Ограничение тока происходит по простой схеме: повышение тока через светодиод приводит к повышению тока и через резистор тоже (т.к. они включены последовательно). На резисторе увеличивается падение напряжения, а на светодиоде, соответственно, уменьшается (т.к. общее напряжение постоянно). Уменьшение напряжения на светодиоде автоматически приводит к снижению тока. Так все и работает.

В общем, сопротивление резисторов рассчитывается по закону Ома. Разберем на конкретном примере. Допустим, у нас есть светодиод с номинальным током 70 мА, рабочее напряжение при таком ток равно 3.6 В (это все берем из даташита к светодиоду). И нам нужно подключить его к 12 вольтам. Значит, нам нужно рассчитать сопротивление резистора:

Получается, что для питания светодиода от 12 вольт нужно подключить его через 1-ваттный резистор на 120 Ом.

Точно таким же образом, можно посчитать, каким должно быть сопротивление резистора под любое напряжение. Например, для подключение светодиода к 5 вольтам сопротивление резистора надо уменьшить до 24 Ом.

Значения резисторов под другие токи можно взять из таблицы (расчет производился для светодиодов с прямым напряжением 3.3 вольта):

Uпит	ILED
	5 мА	10 мА	20 мА	30 мА	50 мА	70 мА	100 мА	200 мА	300 мА
5 вольт	340 Ом	170 Ом	85 Ом	57 Ом	34 Ом	24 Ом	17 Ом	8.5 Ом	5.7 Ом
12 вольт	1.74 кОм	870 Ом	435 Ом	290 Ом	174 Ом	124 Ом	87 Ом	43 Ом	29 Ом
24 вольта	4.14 кОм	2.07 кОм	1.06 кОм	690 Ом	414 Ом	296 Ом	207 Ом	103 Ом	69 Ом

При подключении светодиода к переменному напряжению (например, к сети 220 вольт), можно повысить КПД устройства, взяв вместо балластного резистора (активного сопротивления) неполярный конденсатор (реактивное сопротивление). Подробно и с конкретными примерами мы разбирали этот момент в статье про подключение светодиода к 220 В.

Последовательное подключение

При последовательном же подключении светодиодов через них протекает один и тот же ток. Количество светодиодов не имеет значение, это может быть всего один светодиод, а может быть 20 или даже 100 штук.

Например, мы можем взять один светодиод 2835 и подключить его к драйверу на 180 мА и светодиод будет работать в нормальном режиме, отдавая свою максимальную мощность. А можем взять гирлянду из 10 таких же светодиодов и тогда каждый светодиод также будет работать в нормальном паспортном режиме (но общая мощность светильника, конечно, будет в 10 раз больше).

Ниже показаны две схемы включения светодиодов, обратите внимание на разницу напряжений на выходе драйвера:

Так что на вопрос, каким должно быть подключение светодиодов, последовательным или параллельным, может быть только один правильный ответ — конечно, последовательным!

Количество последовательно подключенных светодиодов ограничено только возможностями самого драйвера.

Идеальный драйвер может бесконечно повышать напряжение на своем выходе, чтобы обеспечить нужный ток через нагрузку, поэтому к нему можно подключить бесконечное количество светодиодов. Ну а реальные устройства, к сожалению, имеют ограничение по напряжению не только сверху, но и снизу.

Вот пример готового устройства:

Мы видим, что драйвер способен регулировать выходное напряжение только лишь в пределах 64. 106 вольт. Если для поддержания заданного тока (350 мА) нужно будет поднять напряжение выше 106 вольт, то облом. Драйвер выдаст свой максимум (106В), а уж какой при этом будет ток — это от него уже не зависит.

И, наоборот, к такому led-драйверу нельзя подключать слишком мало светодиодов. Например, если подключить к нему цепочку из 10-ти последовательно включенных светодиодов, драйвер никак не сможет понизить свое выходное напряжение до необходимых 32-36В. И все десять светодидов, скорее всего, просто сгорят.

Наличие минимального напряжения объясняется (в зависимости от схемотехнического решения) ограничениями мощности выходного регулирующего элемента либо выходом за предельные режимы генерации импульсного преобразователя.

Разумеется, драйверы могут быть на любое входное напряжение, не обязательно на 220 вольт. Вот, например, драйвер превращающий любой источник постоянного напряжения (блок питания) от 6 до 20 вольт в источник тока на 3 А:

Вот и все. Теперь вы знаете, как включить светодиод (один или несколько) — либо через токоограничительный резистор, либо через токозадающий драйвер.

Как выбрать нужный драйвер?

Тут все очень просто. Выбирать нужно всего лишь по трем параметрам:

1. выходной ток;
2. максимальное выходное напряжение;
3. минимальное выходное напряжение.

Выходной (рабочий) ток драйвера светодиодов — это самая важная характеристика. Ток должен быть равен оптимальному току для светодиодов.

Например, в нашем распоряжении оказалось 10 штук полноспектральных светодиодов для фитолампы:

Номинальный ток этих диодов — 700 мА (берется из справочника). Следовательно, нам нужен драйвер тока на 700 мА. Ну или чуточку меньше, чтобы продлить срок жизни светодиодов.

Максимальное выходное напряжение драйвера должно быть больше, чем суммарное прямое напряжение всех светодиодов. Для наших фитосветодиодов прямое напряжение лежит в диапазоне 3. 4 вольта. Берем по-максимуму: 4В х 10 = 40В. Наш драйвер должен быть в состоянии выдать не менее 40 вольт.

Минимальное напряжение, соответственно, рассчитывается по минимальному значению прямого напряжения на светодиодах. То есть оно должно быть не более 3В х 10 = 30 Вольт. Другими словами, наш драйвер должен уметь снижать выходное напряжение до 30 вольт (или ниже).

Таким образом, нам нужно подобрать схему драйвера, рассчитанного на ток 650 мА (пусть будет чуть меньше номинального) и способного по необходимости выдавать напряжение в диапазоне от 30 до 40 вольт.

Следовательно, для наших целей подойдет что-нибудь вроде этого:

Разумеется, при выборе драйвера диапазон напряжений всегда можно расширять в любую сторону. Например, вместо драйвера с выходом на 30-40 В прекрасно подойдет тот, который выдает от 20 до 70 Вольт.

Примеры драйверов, идеально совместимых с различными типами светодиодов, приведены в таблице:

Светодиоды	Какой нужен драйвер
60 мА, 0.2 Вт (smd 5050, 2835)	см. схему на TL431
150мА, 0.5Вт (smd 2835, 5630, 5730)	драйвер 150mA, 9-34V (можно одновременно подключить от 3 до 10 светодиодов)
300 мА, 1 Вт (smd 3528, 3535, 5730-1, LED 1W)	драйверы 300мА, 3-64V (на 1-24 последовательно включенных светодиода)
700 мА, 3 Вт (led 3W, фитосветодиоды)	драйвер 700мА (для 6-10 светодиодов)
3000 мА, 10 Ватт (XML2 T6)	драйвер 3A, 21-34V (на 7-10 светодиодов) или см. схему

Кстати, для правильного подключения светодиодов вовсе не обязательно покупать готовый драйвер, можно просто взять какой-нибудь подходящий блок питания (например, зарядник от телефона) и прикрутить к нему простейший стабилизатор тока на одном транзисторе или на LM317.

Готовые схемы стабилизаторов тока для светодиодов можно взять из этой статьи.

Похожие публикации:

1. 20 4 pin почему перегорел
2. 15 от чего зависит направление движения проводника
3. Что такое переключатель j o
4. Генератор в моторе как называется

Усиление яркости светодиода через транзистор?

Для примера взял 2 светодиода, один питается без транзистора, а другой с транзистором.

С транзистором светодиод светится ярче и если отключить подачу на коллектор (самый первый резистор) то они будут светится одинаково, получается, что коллектор использовать необязательно и именно он усиливает напряжение?

• Вопрос задан более трёх лет назад
• 980 просмотров

1 комментарий

Простой 1 комментарий

Вообще-то такие вопросы задавать надо не с помощью фотографии платы, а с помощью специального чертежа — электросхемы. По фото непонятно ничего, а по схеме понятно ВСЁ. Схема — универсальный язык тех, кто работает с электрическими цепями, знать его (и разумеется, применять) — обязаловка. Нарисуйте схему, пользуясь обязательно типовыми схемными обозначениями, добавьте её к вашему вопросу (опция редактирования вопроса) — тогда и поговорим.

Решения вопроса 0
Ответы на вопрос 3
rk @ultrasonique

Вы нарисуйте схему, по этой картинке ничего не понять. Транзистор здесь должен использоваться для коммутации, а в цепи коллектора последовательно со светодиодом должен быть резистор, задающий ток через этот светодиод. Меньше сопротивление резистора -> больше ток -> ярче светодиод.

Ответ написан более трёх лет назад
Нравится 2 3 комментария
Dimon3x @Dimon3x Автор вопроса
Что тут не понятного? 2 резистора, 2 провода, светодиод и транзистор
Вангую, что у Dimon3x получились эмиттерные повторители вместо ключей с общим эмиттером.

. и если отключить подачу на коллектор (самый первый резистор) то они будут светится одинаково

Так-что непонятно, в чём вопрос — «как подключить к @DeviceName светодиод» или «как работает транзистор»?

rk @ultrasonique

Dimon3x, непонятно, как они у вас соединены между собой. И непонятно, как светодиод может светиться, если вы что-то отключили от коллектора.

System Integrator
Вы б почитали про транзисторы.
Хотя б на Википедии, там такая фраза есть:

Выходное сопротивление транзистора меняется в зависимости от напряжения на управляющем электроде.

Ответ написан более трёх лет назад
Нравится 1 1 комментарий

Про обычные транзисторы более правильно говорить о токе через эмиттерный переход, нежели о напряжении. Там сильно нелинейная зависимость бывает, поэтому так принято, как и для светодиодов, не указывают, при каком напряжении они светятся, а при каком токе. Ибо увеличение на долю вольта может дать увеличение тока на десятки миллиампер.
А вот про полевые транзисторы — да, там ток через затвор пренебрежимо мал, и можно считать, что управляется напряжением.

Экспериментатор

Для работы со светодиодами лучше всего собирать «стабилизаторы тока»:

Ответ написан более трёх лет назад
Комментировать
Нравится 1 Комментировать
Ваш ответ на вопрос

Войдите, чтобы написать ответ

• Электроника
• +2 ещё

Почему не делают белые светильники без люминофора на основе RGB?

• 1 подписчик
• вчера
• 104 просмотра

Применение биполярных транзисторов с микроконтроллерами

В современном цифровом мире микроконтроллерам часто требуется выполнять какие-то действия в физическом мире людей с помощью различных механических, оптических, акустических и других внешних устройств. Транзисторы призваны согласовать микроконтроллер с исполнительными устройствами. В статье рассмотрим применение биполярных транзисторов в ключевых режимах.

Биполярный транзистор является по сути токовым прибором, током управляется и током управляет. По типу проводимости биполярные транзисторы бывают pnp и npn типа.

Наиболее часто используется схема включения с общим эмиттером. В этой схеме управление подается на базу через токоограничивающий резистор относительно эмиттера. Нагрузка подключается в цепь коллектора.

Схема управления светодиодом с рабочим током 50 мА

Светодиодом с рабочим током 50 мА нельзя управлять непосредственно от микроконтроллера, так как допустимый выходной ток с ножки обычно ограничен значением 10 мА – 20 мА.

Например, нам нужно включать/выключать инфракрасный светодиод BL-L513IRBC которым мы планируем управлять кондиционером.

Резистор R1 задает ток базы транзистора при включении и при выключении. Транзистор BC847C довольно маломощный и при токе 50 мА на коллекторе в режиме насыщения будет падать около 200 мВ. Падение на светодиоде составит 2.0 В. Резистор R2 нужно выбрать таким, чтобы ток через светодиод был равен 50 мА. При питании 12 В, и суммарном падении напряжения на транзисторе и светодиоде 2.2 В на резисторе будет напряжение 9.8 В. Чтобы получить ток 50 мА сопротивление резистора R2 должно быть 196 Ом.

Если взять более мощный транзистор, например, BC817-25, то напряжение насыщения коллектора у него будет меньше, около 40 мВ при токе коллектора 50 мА, но у более мощных транзисторов, как правило, меньше коэффициент усиления.

При питании коллекторной цепи от 12 В мы можем соединить несколько светодиодов последовательно и управлять ими одновременно (например, чтобы увеличить дальность работы нашего пульта управления) соответственным образом пересчитав токоограничивающий резистор R2.

Как выбрать резистор в базе транзистора? Транзистор BC847C имеет коэффициент передачи по току h_FE = 400 – 800. В линейном режиме это будет означать что ток базы (управляющий ток) во столько раз меньше тока коллектора (управляемый ток). Так как схема у нас работает в ключевом режиме, то ток базы необходимо установить больше. Чем больше ток базы, тем быстрей транзистор включится. Коэффициент во сколько раз ток базы превышает минимальный называется коэффициентом насыщения. Минимальный ток базы (с коэффициентом насыщения единица) который полностью откроет транзистор будет 50 мА / 400 = 0.125 мА. Так как характеристики транзистора меняются со временем, при изменении температуры, при изменении тока коллектора, от партии к партии, у разных производителей, правильным решением будет задавать коэффициент насыщения больше единицы, иначе может возникнуть ситуация при которой транзистор будет открываться не полностью и схема будет работать при этом не верно. Верхнее значение тока базы ограничено либо максимальным током базы по документации на транзистор, либо максимально допустимым током который может выдать выход микроконтроллера. Пусть максимальный ток базы у нас будет 10 мА.

Рассчитаем базовый резистор для схемы на рисунке 1. Напряжение на базе при насыщении принято считать 0.7 В. При питании микроконтроллера 3.3 В на базовом резисторе будет напряжение 2.6 В. Минимальный базовый ток 0.125 мА будет обеспечен сопротивлением 20800 Ом. Максимальный базовый ток 10 мА будет обеспечен сопротивлением 260 Ом. В данном случае у нас довольно широкий диапазон выбора сопротивления, можем взять 1 кОм.

Рассмотрим схему с другой нагрузкой

Нам нужно включать мотор с рабочим током 0.7 А. Для включения нам потребуется более мощный транзистор. Возьмем транзистор SS8050 с максимально допустимым током коллектора 1.5 А. У этого транзистора минимальный коэффициент передачи тока 120. При токе коллектора 0.7 А, нам необходимо обеспечить минимальный ток базы 5.8 мА. С учетом того что необходимо реализовать коэффициент насыщения больше единицы, у нас остается рабочий вариант для тока базы 10 мА. При заданном токе коллектора 0.7 А напряжение насыщения базы этого транзистора составит около 1.2 В (по документации на транзистор). Напряжение на базовом резисторе получится 2.1 В, Минимальное сопротивление базового резистора получается 2.1 В / 0.010 А = 210 Ом. Максимальное сопротивление базового резистора получается 2.1 В / 0.0058 А = 360 Ом. Если мы поставим базовый резистор больше 360 Ом, транзистор заведомо не будет открываться полностью и не обеспечит ток на выходе в 0.7 А.

При токе коллектора 0.7 А напряжение насыщения коллектора составит около 0.2 В. Мощность рассеиваемая на коллекторе транзистора составит около 0.14 Вт, транзистор при этом будет заметно теплым.

Дополнительно отмечу, что электродвигатель постоянного тока является индуктивной нагрузкой и параллельно ему обязательно нужно ставить защитный диод который защитит транзистор от ЭДС самоиндукции при выключении транзистора. Номинальный ток этого диода должен быть равен или больше рабочего тока индуктивной нагрузки. Рабочее напряжение диода должно быть больше напряжения питания нагрузки.

Нужно указать на важный момент. Чем больше ток базы, тем быстрей включится транзистор, тем больше коэффициент насыщения. Чем больше коэффициент насыщения, там медленней транзистор будет выключаться. Задержка выключения может достигать нескольких сотен наносекунд. На первый взгляд эта величина кажется слишком маленькой чтобы обращать на нее внимание. Фактически, если вы станете управлять током через нагрузку с помощью ШИМ, или постараетесь увеличить скорость передачи данных через инфракрасный канал, вы увидите что задержка выключения транзистора будет очень сильно искажать сигнал.

Например, возьмем ШИМ частотой 20 кГц с разрешением 8 бит. Период ШИМ-а будет 50 микросекунд, разрешение одного шага составит около 200 наносекунд. Задержка выключения транзистора на 400 наносекунд поглотит разрешение двух младших бит и оставит от разрешения 8 бит всего 6 бит динамического диапазона.

Для увеличения скорости выключения транзистора есть способы которые мы рассмотрим позже.

Рассмотрим еще одну схему, которая обладает рядом интересных свойств

Эта схема также с общим эмиттером. В ней отсутствует резистор в цепи базы, и ток базы задается сопротивлением резистора в цепи эмиттера. Через этот резистор течет ток базы и ток коллектора (ток управления и ток нагрузки). Получается отрицательная обратная связь: при увеличении тока нагрузки, будет увеличиваться ток через эмиттерный резистор и при этом будет увеличиваться падение напряжения на эмиттерном резисторе. Так как напряжение на базе у нас фиксированное, 3.3 В, то при увеличении напряжения на эмиттерном резисторе напряжение на эмиттерном переходе транзистора будет уменьшаться, при этом будет уменьшаться ток базы и транзистор будет закрываться. Таким образом, будет стабилизироваться эмиттерный ток транзистора. Так как базовый ток в коэффициент усиления раз меньше коллекторного, то его влияние на напряжение эмиттерного резистора незначительное и, при первом приближении, его можно не учитывать при расчете и считать что ток эмиттера приблизительно равен току коллектора .

Сопротивление эмиттерного резистора рассчитать довольно просто. При управляющем напряжении 3.3 В, и падении на эмиттерном переходе 0.7 В напряжение на эмиттерном резисторе получается 2.6 В. При целевом токе в нагрузке 50 мА, сопротивление эмиттерного резистора должно быть около 52 Ом.

Эта схема позволяет стабилизировать ток нагрузки, то есть, при изменении напряжения питания нагрузки (или при изменении сопротивления нагрузки) ток через нагрузку останется постоянным. Мы можем поставить один светодиод, два или три при этом эмиттерный резистор менять не придется и ток через светодиоды будет один и тот же. При этом нужно отметить, что в этой схеме избыточное напряжение падает на транзисторе и нужно учитывать мощность рассеиваемую на транзисторе.

Транзистор в этой схеме работает в линейном режиме и не входит в насыщение. Это позволяет транзистору быстро открываться и быстро закрываться.

В этой схеме только один резистор вместо двух, что так же может иметь важное значение в практическом применении.

Важно чтобы напряжение управления базы было стабильным, так как оно является опорным для стабилизации тока.

Для питания коллекторной цепи этой схемы требуется напряжение большее чем напряжение управляющего сигнала.

Способы сократить время выключения транзистора

Если у нас стоит базовый резистор и мы управляем транзистором от вывода микроконтроллера с питанием 3.3 В, то получается что мы включаем транзистор током с 3.3 В , а выключаем транзистор током через тот же резистор, но током с напряжения 0.7 В, то есть ток базы на выключение транзистора получится меньше.

Это одна из причин почему выключается транзистор медленней. Для увеличения скорости выключения транзистора мы можем применить такую схему.

В схеме на рисунке 5, при выключении, когда выходной сигнал с микроконтроллера становится равным 0 В, получается что оба резистора 300 Ом и 200 Ом соединяются параллельно и суммарное сопротивление становится меньше, что приводит к увеличению тока базы транзистора при выключении. Это увеличивает скорость выключения транзистора.

Еще один способ увеличить скорость выключения транзистора, это сократить глубину насыщения транзистора при включении. Диод подключенный от базы на коллектор уменьшит глубину насыщения. Вначале включения на коллекторе высокое напряжение, диод закрыт и весь ток базового резистора течет через эмиттерный переход транзистора. Когда напряжение на коллекторе станет ниже напряжения базы, этот диод начнет шунтировать эмиттерный переход и часть тока базового резистора потечет через диод при этом ток через эмиттерный переход уменьшится и это сократит глубину насыщения транзистора.

Каскад увеличения выходного тока на биполярных транзисторах.

Эта схема позволяет увеличить ток на выходе. Это полумостовая схема. В ней используется два транзистора различной проводимости, комплементарная пара транзисторов. Оба транзистора, и верхний и нижний, в этой схеме включены по схеме с общим коллектором. Включение с общим коллектором обладает такой особенностью, что выходное напряжение не может быть больше входного напряжения, при этом происходит усиление тока.

При построении полумоста на полевых транзисторах нужно особым образом проектировать схему управления, и если оба транзистора управлять от одного сигнала, то в момент переключения будет течь сквозной ток с питания на землю, так как один транзистор уже включился, а другой еще не успел выключиться.

Сквозной ток плох тем, что он будет увеличивать потребление, сквозной ток будет создавать мощную помеху и может вывести транзисторы из строя. Для устранения этого для управления полумостом полевых транзисторов используют два сигнала, на один транзистор подается сигнал отключения, затем пауза на время отключения транзистора (мертвое время, deadtime), затем подается сигнал на включение второго транзистора. Такой способ заметно усложняет схему управления и требует два различных сигнала управления. Полумостовая схема на биполярных транзисторах включенных с общим эмиттером тоже требует мертвое время при переключении для исключения сквозного тока.

Схема изображенная на рисунке 7 с биполярными транзисторами включенными по схеме с общим коллектором лишена такого недостатка, и полумост может управляться одним сигналом. То есть сквозной ток через оба транзистора при переключении в схеме на рисунке 7 отсутствует.

Дополнительным достоинством этой схемы, является отсутствие резисторов.

Так же, транзисторы в этой схеме работают без насыщения, то есть максимально быстро включаются и отключаются, что позволяет применять эту схему как усилитель ШИМ.

Недостатком этой схемы является падение на транзисторах. На примере нижнего транзистора. Когда мы переводим сигнал управления на базе с 3.3 В на 0 В, нижний транзистор начинает включаться. При этом напряжение на эмиттере транзистора не может стать равным нулю, так как в этом случае через эмиттерный переход будет отсутствовать ток открывающий транзистор. Таким образом минимальное напряжение на выходе этого каскада составит около 0.7 В. Аналогичная ситуация и с верхним транзистором, максимальное напряжение на выходе каскада не может быть больше чем напряжение питания минус 0.7 В.

Как можно использовать каскад усиления тока

Если взять два таких полумоста с питанием равным напряжению питания микроконтроллера, сделать сигнал ШИМ и его инверсию (либо отдельным инвертором, либо конфигурацией выходов в микроконтроллере) и подать каждый сигнал на свой полумост, то получится довольно мощный усилитель, например для генерации звука.

При питании усилителя от 3.3 В Размах напряжения на выходе составит 3.3 В — 2 * 0.7 В = 1.9 В. При использовании динамической головки сопротивлением 4 Ом ток через нее составит около 0.4 А и максимальная мощность на нагрузке получится чуть больше половины Ватта. Что довольно таки хорошо для такого простейшего усилителя ШИМ. Питание этой схемы усилителя нужно качественно фильтровать, так как любое изменение напряжения питания будет отражаться на изменении тока через нагрузку.

При применении микроконтроллера с питанием 5 В так же можно увеличить напряжение питания усилителя до 5 В, при этом выходная мощность на нагрузке сопротивлением 4 Ом получится около 3 Вт. При этом нужно взять транзисторы с большим допустимым током коллектора, например комплементарную пару SS8550 (pnp) и SS8050 (npn), они допускают ток коллектора до 1.5 А, транзисторы придется дополнительно охлаждать.

Эту же схему можно использовать для управления коллекторными моторами с применением ШИМ. Схема позволяет менять направление вращения электромотора. При использовании более высокого напряжения питания этого усилителя тока требуется также увеличить напряжение управляющего сигнала.

Для приведения уровня управляющего сигнала с 3.3 В до 15 В применен транзистор.

В этой схеме для управления каждым полумостом используется логическая микросхема 4069 (CD4069UB). В этой микросхеме шесть логических инверторов, питание микросхемы может осуществляться от 3 В до 18 В. Для управления мостом необходимо подать питание на эту микросхему от того же напряжения питания что и мост. Эта же микросхема используется для формирования инверсного сигнала для второго полумоста. Для того чтобы на нагрузку можно было подать максимальное напряжение 12 В с учетом падения на транзисторах, увеличено напряжение питания моста до 15 В. В этой схеме реализован режим управления током нагрузки fast decay. Для реализации режима slow decay потребуется отдельное управление для каждого полумоста.

Для упрощения понимания в статье рассматриваются только основные параметры, и характеристики реальных каскадов будут несколько отличаться. Все схемы приведенные в статье промоделированы в LTspice

Применение светодиодов в электронных схемах

Со светодиодами сейчас знакомы все. Без них просто немыслима современная техника. Это светодиодные фонари и лампы, индикация режимов работы различной бытовой техники, подсветка экранов компьютерных мониторов, телевизоров и много еще всяких вещей, о которых так сразу и не вспомнить. Все перечисленные устройства содержат светодиоды видимого диапазона излучения различных цветов: красного, зеленого, синего (RGB), желтого, белого. Современные технологии позволяют получить практически любой цвет.

Кроме светодиодов видимого диапазона излучения существуют светодиоды инфракрасного и ультрафиолетового свечения. Основная область применения таких светодиодов это устройства автоматики и управления. Достаточно вспомнить ПДУ различной бытовой техники. Если первые модели ПДУ применялись исключительно для управления телевизорами, то теперь с их помощью управляются настенные обогреватели, кондиционеры, вентиляторы и даже кухонная техника, например, кастрюли-мультиварки и хлебопечки.

Так что же такое светодиод?

По сути, светодиод мало чем отличается от обычного выпрямительного диода, — все тот же p-n переход, и все то же основное свойство односторонняя проводимость. По мере изучения p-n перехода выяснилось, что кроме односторонней проводимости он, этот самый переход, обладает еще несколькими дополнительными свойствами. В процессе эволюции полупроводниковой техники эти свойства изучались, развивались и совершенствовались.

Большой вклад в разработку полупроводников внес советский радиофизик Олег Владимирович Лосев (1903 — 1942). В 1919 году он поступил в знаменитую и известную до сих пор Нижегородскую радиолабораторию, а с 1929 году работал в Ленинградском физико-техническом институте. Одним из направлений деятельности ученого было исследование слабого, чуть заметного, свечения кристаллов полупроводников. Именно на этом эффекте и работают все современные светодиоды.

Это слабое свечение возникает при пропускании через p-n переход тока в прямом направлении. Но в настоящее время это явление изучено и усовершенствовано настолько, что яркость некоторых светодиодов такая, что можно просто ослепнуть.

Цветовая гамма светодиодов очень широка, практически все цвета радуги. Но цвет получается вовсе не изменением цвета корпуса светодиода. Это достигается тем, что в p-n переход добавляются легирующие примеси. Например, введение незначительного количества фосфора или алюминия позволяет получить цвета красного и желтого оттенков, а галлий и индий излучают свет от зеленого до голубого цвета. Корпус светодиода может быть прозрачным или матовым, если корпус цветной, то это просто светофильтр соответствующий цвету свечения p-n перехода.

Другим способом получения нужного цвета является введение люминофора. Люминофор – это вещество, дающее видимый свет при воздействии на него другим излучением, даже инфракрасным. Классический тому пример – лампы дневного света. В случае со светодиодами – белый цвет получается, если добавить люминофор в кристалл голубого свечения.

Для увеличения интенсивности излучения почти все светодиоды имеют фокусирующую линзу. Часто в качестве линзы используется торец прозрачного корпуса, имеющий сферическую форму. У светодиодов инфракрасного диапазона излучения иногда линза бывает на вид непрозрачная, дымчато-серого цвета. Хотя в последнее время инфракрасные светодиоды выпускаются просто в прозрачном корпусе, именно такие применяются в различных ПДУ.

Двухцветные светодиоды

Тоже известны практически всем. Например, зарядник для мобильного телефона: пока идет зарядка индикатор светится красным цветом, а по окончании зарядки зеленым. Такая индикация возможна благодаря существованию двухцветных светодиодов, которые могут быть разных типов. Первый тип это трехвыводные светодиоды. В одном корпусе содержатся два светодиода, например, зеленый и красный, как показано на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема подключения двухцветного светодиода

На рисунке показан фрагмент схемы с двухцветным светодиодом. В данном случае показан трехвыводный светодиод с общим катодом (бывают и с общим анодом) и его подключение к микроконтроллеру. В этом случае можно включить либо один, либо другой светодиод, либо сразу оба. Например, это будет красный или зеленый цвет, а при включении сразу двух светодиодов получится желтый. Если при этом с помощью ШИМ модуляции регулировать яркость каждого светодиода, то можно получить несколько промежуточных оттенков.

В этой схеме следует обратить внимание на то, что ограничительные резисторы включены отдельно для каждого светодиода, хотя, казалось бы, можно обойтись и одним, включив его в общий вывод. Но при таком включении яркость светодиодов будет изменяться при включении одного или двух светодиодов.

Какое напряжение нужно для светодиода Такой вопрос можно услышать достаточно часто, задают его те, кто не знаком со спецификой работы светодиода или просто люди весьма далекие от электричества. При этом приходится объяснять, что светодиод является прибором управляемым током, а не напряжением. Можно включить светодиод хоть на 220В, но при этом ток через него не должен превышать предельно допустимый. Это достигается включением последовательно со светодиодом балластного резистора.

Но все-таки, вспомнив о напряжении, следует заметить, что оно тоже играет большую роль, ведь светодиоды имеют большое прямое напряжение. Если для обычного кремниевого диода это напряжение порядка 0,6…0,7В, то для светодиода этот порог начинается от двух вольт и выше. Поэтому от одного гальванического элемента с напряжением 1,5В светодиод не зажечь.

Но при таком включении, имеется в виду 220В, не следует забывать о том, что обратное напряжение светодиода достаточно мало, не более нескольких десятков вольт. Поэтому, чтобы защитить светодиод от высокого обратного напряжения, принимаются специальные меры. Самый простой способ это встречно – параллельное подключение защитного диода, который может быть тоже не особо высоковольтным, например КД521. Под воздействием переменного напряжения диоды открываются поочередно, тем самым защищая друг друга от высокого обратного напряжения. Схема включения защитного диода показана на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема подключения параллельно светодиоду защитного диода

Двухцветные светодиоды выпускаются также в корпусе с двумя выводами. Изменение цвета свечения в этом случае происходит при изменении направления тока. Классический пример — индикация направления вращения двигателя постоянного тока. При этом не следует забывать, что последовательно со светодиодом обязательно включается ограничительный резистор.

В последнее время ограничительный резистор просто встраивается в светодиод, и тогда, например, на ценниках в магазине просто пишут, что этот светодиод на напряжение 12В. Также по напряжению маркируются мигающие светодиоды: 3В, 6В, 12В. Внутри таких светодиодов имеется микроконтроллер (его даже можно рассмотреть сквозь прозрачный корпус), поэтому всякие попытки изменить частоту миганий результатов не дают. При такой маркировке можно включать светодиод напрямую к блоку питания на указанное напряжение.

Разработки японских радиолюбителей

Радиолюбительством, оказывается, занимаются не только в странах бывшего СССР, но и в такой «электронной стране», как Япония. Конечно, даже японскому рядовому радиолюбителю не под силу создание очень сложных устройств, а вот отдельные схемотехнические решения заслуживают внимания. Мало ли в какой схеме эти решения могут пригодиться.

Приведем обзор относительно несложных устройств, в которых используются светодиоды. В большинстве случаев управление осуществляется от микроконтроллеров, и от этого никуда не денешься. Даже для несложной схемы проще написать коротенькую программу и запаять контроллер в корпусе DIP-8, чем паять несколько микросхем, конденсаторов и транзисторов. Привлекательно в этом еще и то, что некоторые микроконтроллеры могут работать совсем без навесных деталей.

Схема управления двухцветным светодиодом

Интересную схему для управления мощным двухцветным светодиодом предлагают японские радиолюбители. Точнее, здесь используются два мощных светодиода с током до 1А. Но, надо полагать, что существуют и мощные двухцветные светодиоды. Схема показана на рисунке 3.

Рисунок 3. Схема управления мощным двухцветным светодиодом

Микросхема TA7291P предназначена для управления двигателями постоянного тока небольшой мощности. Она обеспечивает несколько режимов, а именно: вращение вперед, назад, стоп и торможение. Выходной каскад микросхемы собран по мостовой схеме, что и позволяет выполнять все перечисленные выше операции. Но стоило приложить некоторую фантазию и вот, пожалуйста, у микросхемы появилась новая профессия.

Логика работы микросхемы достаточно проста. Как видно на рисунке 3 микросхема имеет 2 входа (IN1, IN2) и два выхода (OUT1, OUT2), к которым подключены два мощных светодиода. Когда логические уровни на входах 1 и 2 одинаковы (безразлично 00 или 11), то потенциалы выходов равны, оба светодиода погашены.

При разных логических уровнях на входах микросхема работает следующим образом. Если на одном из входов, например, IN1 имеется низкий логический уровень, то выход OUT1, соединяется с общим проводом. Катод светодиода HL2 через резистор R2 тоже соединяется с общим проводом. Напряжение на выходе OUT2 (при наличии на входе IN2 логической единицы) в этом случае зависит от напряжения на входе V_ref, что позволяет регулировать яркость свечения светодиода HL2.

В данном случае напряжение V_ref получается из ШИМ импульсов от микроконтроллера с помощью интегрирующей цепочки R1C1, что регулирует яркость светодиода, подключенного к выходу. Микроконтроллер управляет также и входами IN1 и IN2, что позволяет получить самые разнообразные оттенки свечения и алгоритмы управления светодиодами. Сопротивление резистора R2 рассчитывается исходя из предельно допустимого тока светодиодов. Как это сделать будет рассказано ниже.

На рисунке 4 показано внутреннее устройство микросхемы TA7291P, ее структурная схема. Схема взята непосредственно из даташита, поэтому в качестве нагрузки на ней изображен электромотор.

Рисунок 4. Внутреннее устройство микросхемы TA7291P

По структурной схеме легко проследить пути тока через нагрузку и способы управления выходными транзисторами. Транзисторы включаются попарно, по диагонали: (верхний левый + нижний правый) или (верхний правый + нижний левый), что позволяет изменять направление и частоту вращения двигателя. В нашем случае зажигать один из светодиодов и управлять его яркостью.

Нижние транзисторы управляются сигналами IN1, IN2 и предназначены просто для включения-выключения диагоналей моста. Верхние транзисторы управляются сигналом Vref, именно они регулируют выходной ток. Схема управления, показанная просто квадратом, содержит также схему защиты от короткого замыкания и других непредвиденных обстоятельств.

Как рассчитать ограничительный резистор

В этих расчетах как всегда поможет закон Ома. Исходные данные для расчета пусть будут следующие: напряжение питания (U) 12В, ток через светодиод (I_HL) 10мА, светодиод подключен к источнику напряжения без всяких транзисторов и микросхем в качестве индикатора включения. Падение напряжения на светодиоде (U_HL) 2В.

Тогда совершенно очевидно, что на ограничительный резистор придется напряжение (U-U_HL), — два вольта «съел» сам светодиод. Тогда сопротивление ограничивающего резистора составит

R_o = (U-U_HL) / I_HL = (12 — 2) / 0,010 = 1000(Ω) или 1КОм.

Не забываем про систему СИ: напряжение в вольтах, ток в амперах, результат в Омах. Если светодиод включается транзистором, то в первой скобке из напряжения питания следует вычесть напряжение участка коллектор – эмиттер открытого транзистора. Но этого, как правило, никто никогда не делает, точность до сотых долей процента здесь не нужна, да и не получится ввиду разброса параметров деталей. Все расчеты в электронных схемах дают результаты приблизительные, остальное приходится достигать отладкой и настройкой.

Трехцветные светодиоды

Кроме двухцветных в последнее время широкое распространение получили трехцветные RGB светодиоды. Основное их назначение это декоративное освещение на сценах, на вечеринках, на Новогодних торжествах или на дискотеках. Такие светодиоды имеют корпус с четырьмя выводами, один из которых является общим анодом или катодом, в зависимости от конкретной модели.

Но от одного или двух светодиодов, даже трехцветных, толку мало, поэтому приходится объединять их в гирлянды, а для управления гирляндами использовать всевозможные устройства управления, которые чаще всего называют контроллерами.

Сборка гирлянд из отдельных светодиодов дело скучное и малоинтересное. Поэтому в последние годы промышленность стала выпускать светодиодные ленты разных цветов, а также ленты на базе трехцветных (RGB) светодиодов. Если одноцветные ленты выпускаются на напряжение 12В, то рабочее напряжение трехцветных лент чаще бывает 24В.

Светодиодные ленты маркируются по напряжению, поскольку уже содержат ограничительные резисторы, поэтому их можно подключать напрямую к источнику напряжения. Источники для питания светодиодных лент продаются там же, где и ленты.

Для управления трехцветными светодиодами и лентами, для создания различных световых эффектов используются специальные контроллеры. С их помощью возможно простое переключение светодиодов, регулирование яркости, создание различных динамических эффектов, а также рисование узоров и даже картин. Создание подобных контроллеров привлекает многих радиолюбителей, естественно тех, кто умеет писать программы для микроконтроллеров.

С помощью трехцветного светодиода можно получить практически любой цвет, ведь цвет на экране телевизора получается также смешением всего трех цветов. Здесь уместно вспомнить еще одну разработку японских радиолюбителей. Ее принципиальная схема показана на рисунке 5.

Рисунок 5. Схема подключения трехцветного светодиода

Мощный 1Вт трехцветный светодиод содержит три излучателя. При номиналах резисторов, указанных на схеме, цвет свечения белый. Подбором номиналов резисторов возможно некоторое изменение оттенка: от белого холодного до белого теплого. В авторской конструкции светильник предназначен для освещения салона автомобиля. Уж им ли (японцам) быть в печали! Чтобы не заботиться о соблюдении полярности на входе устройства предусмотрен диодный мост. Монтаж устройства выполнен на макетной плате и показан на рисунке 6.

Рисунок 6. Макетная плата

Следующая разработка японских радиолюбителей также автомобильного толка. Это устройство для подсветки номера, естественно, на белых светодиодах показано на рисунке 7.

Рисунок 7. Схема устройства для подсветки номера на белых светодиодах

В конструкции применены 6 мощных сверхъярких светодиодов с предельным током 35мА и световым потоком 4лм. Чтобы повысить надежность светодиодов, ток через них ограничен на уровне 27мА с помощью микросхемы стабилизатора напряжения, включенного по схеме стабилизатора тока.

Светодиоды EL1…EL3, резистор R1 вместе с микросхемой DA1 образуют стабилизатор тока. Стабильный ток через резистор R1, поддерживает на нем падение напряжения 1,25В. Вторая группа светодиодов подключена к стабилизатору через точно такой же резистор R2, поэтому ток через группу светодиодов EL4…EL6 также будет стабилизирован на том же уровне.

На рисунке 8 показана схема преобразователя для питания белого светодиода от одного гальванического элемента с напряжением 1,5В, что явно недостаточно для зажигания светодиода. Схема преобразователя очень проста и управляется микроконтроллером. По сути дела микроконтроллер представляет собой обычный мультивибратор с частотой импульсов около 40КГц. Для повышения нагрузочной способности выводы микроконтроллера соединены попарно в параллель.

Рисунок 8. Схема преобразователя для питания белого светодиода

Работает схема следующим образом. Когда на выводах PB1, PB2 низкий уровень, на выходах PB0, PB4 высокий. В это время конденсаторы C1, C2 через диоды VD1,VD2 заряжаются примерно до 1,4В. Когда состояние выходов контроллера меняется на противоположное, то к светодиоду будет приложена сумма напряжений двух заряженных конденсаторов плюс напряжение батареи питания. Таким образом к светодиоду в прямом направлении будет приложено почти 4,5В, что вполне достаточно для зажигания светодиода.

Подобный преобразователь можно собрать и без микроконтроллера, просто на логической микросхеме. Такая схема показана на рисунке 9.

На элементе DD1.1 собран генератор прямоугольных колебаний, частота которого определяется номиналами R1,C1. Именно с этой частотой будет вспыхивать светодиод.

Когда на выходе элемента DD1.1 высокий уровень на выходе DD1.2 естественно высокий. В это время конденсатор C2 заряжается через диод VD1 от источника питания. Путь заряда следующий: плюс источника питания — DD1.1 – С2 — VD1 — DD1.2 – минус источника питания. В это время к белому светодиоду приложено только напряжение батареи, которого недостаточно для зажигания светодиода.

Когда на выходе элемента DD1.1 уровень становится низким, на выходе DD1.2 появляется высокий уровень, что приводит к запиранию диода VD1. Поэтому напряжение на конденсаторе С2 суммируется с напряжением батареи и эта сумма прикладывается к резистору R1 и светодиоду HL1. Этой суммы напряжений вполне достаточно для включения светодиода HL1. Далее цикл повторяется.

Как проверить светодиод

Если светодиод новый, то тут все просто: тот вывод, который чуть длиннее является плюсовым или анодом. Именно его и надо включать к плюсу источника питания, естественно не забывая про ограничительный резистор. Но в некоторых случаях, например, светодиод был выпаян из старой платы и выводы у него одинаковой длины, требуется прозвонка.

Мультиметры в такой ситуации ведут себя несколько непонятно. Например, мультиметр DT838 в режиме проверки полупроводников может просто незначительно подсветить проверяемый светодиод, но при этом на индикаторе показывается обрыв.

Поэтому в ряде случаев лучше проверять светодиоды, подсоединяя их через ограничительный резистор к источнику питания, как показано на рисунке 10. Номинал резистора 200. 500Ом.

Рисунок 10. Схема проверки светодиода

Последовательное включение светодиодов

Рисунок 11. Последовательное включение светодиодов

Рассчитать сопротивление ограничительного резистора несложно. Для этого надо сложить прямое напряжение на всех светодиодах, вычесть его из напряжения источника питания, а полученный остаток разделить на заданный ток.

R = (U – (U_HL_1 + U_HL_2 + U_HL_3)) / I

Предположим, что напряжение источника питания 12В, а падение напряжения на светодиодах 2В, 2,5В и 1,8В. Даже если светодиоды взяты из одной коробочки все равно может быть вот такой разброс!

По условию задачи задан ток 20мА. Осталось подставить все значения в формулу и поучить ответ.

R = (12– (2 + 2,5 + 1,8)) / 0,02 = 285Ω

Параллельное включение светодиодов

Рисунок 12. Параллельное включение светодиодов

На левом фрагменте все три светодиода подключены через один токоограничивающий резистор. Но почему эта схема перечеркнута, в чем ее недостатки?

Здесь сказывается разброс параметров светодиодов. Наибольший ток пойдет через тот светодиод, у которого падение напряжения меньше, то есть меньше и внутреннее сопротивление. Поэтому при таком включении никак не удастся добиться равномерного свечения светодиодов. Поэтому правильной схемой следует признать схему, показанную на рисунке 12 справа.

• Стабилизированные источники питания
• Измерение тока
• Измерение напряжения

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Практическая электроника, Все про светодиоды

Подписывайтесь на канал в Telegram про электронику для профессионалов и любителей: Практическая электроника на каждый день

Поделитесь этой статьей с друзьями: