Cómo conectar el LED a la placa Arduino

La plataforma Arduino es muy popular en todo el mundo. Una herramienta ideal para los primeros pasos en el desarrollo de la programación y gestión del hardware. A medida que adquiera conocimientos, podrá escalar la arquitectura agregando periféricos y crear sistemas más complejos que ejecuten programas más complejos. Las placas Arduino Uno y Arduino Nano son adecuadas para la formación inicial. En su ejemplo, se considera la conexión del LED al Arduino.

¿Qué es Arduino Uno y Arduino Nano?

La base de la placa Arduino Uno es el microcontrolador ATmega328. También tiene elementos adicionales:

• resonador de cuarzo;
• Botón de reinicio;
• conector USB;
• estabilizador de voltaje integrado;
• conector de alimentación;
• varios LED para indicar modos;
• chip de comunicación para canal USB;
• conector para programación en circuito;
• algunos elementos más activos y pasivos.

Todo esto le permite dar los primeros pasos sin usar un soldador y evitar la etapa de fabricar una placa de circuito impreso.El equipo se alimenta mediante una fuente de tensión externa de 7..12 V o mediante un conector USB. A través de él, el módulo se conecta a la PC para descargar el boceto. La placa tiene una fuente de voltaje de 3,3 V para alimentar dispositivos externos. 6, 14 salidas digitales de propósito general están disponibles para la operación. La capacidad de carga de la salida digital cuando se alimenta con 5 V es de 40 mA. Esto significa que un LED se puede conectar directamente a él a través de resistencia limitadora.

Arduino Uno.

La placa Arduino Nano es totalmente compatible con la Uno, pero de menor tamaño y tiene algunas diferencias y simplificaciones indicadas en la tabla.

Arduino Nano.

Las diferencias no son fundamentales y no importan para el tema de la revisión.

Lo que necesitas para conectar el LED a la placa Arduino

Hay dos opciones para conectar el LED. Para fines de aprendizaje, puede elegir cualquiera.

1. Usar LED incorporado. En este caso, no se necesita nada más, excepto un cable para conectarse a una PC a través de un conector USB, para alimentación y programación. No tiene sentido usar una fuente de voltaje externa para alimentar la placa: el consumo de corriente es pequeño.
   Cable USB A-B para conectar Arduino Uno a PC.
2. Conectar LED externos. Aquí necesitarás además:
   • el propio LED;
   • resistencia limitadora de corriente con una potencia de 0,25 W (o más) con un valor nominal de 250-1000 ohmios (según el LED);
   • cables y un soldador para conectar un circuito externo.

Conexión de un LED externo directamente a la salida del controlador.

Los LED están conectados como cátodo a cualquier salida digital del microcontrolador, como ánodo a un cable común a través de una resistencia de balasto. Con una gran cantidad de LED, es posible que se necesite una fuente de alimentación adicional.

¿Es posible conectar varios LED a una salida?

Puede ser necesario conectar un LED externo o un grupo de LEDs a alguna de las salidas. La capacidad de carga de una salida del microcontrolador, como se mencionó, es pequeña. Se pueden conectar directamente en paralelo uno o dos LED con un consumo de corriente de 15 mA. No vale la pena probar la capacidad de supervivencia de la salida con una carga al borde de la posibilidad o superándola. Es mejor usar un interruptor en un transistor. (campo o bipolar).

Conexión de LED a través de un interruptor de transistor en un triodo bipolar.

Resistor R1 debe elegirse de modo que la corriente a través de él no exceda la capacidad de carga de la salida. Es mejor tomar la mitad o menos del máximo. Entonces, para establecer una corriente moderada en 10mA, la resistencia a 5 voltios de suministro debe ser 500 ohmios.

Cada LED debe tener su propia resistencia de balasto, no es deseable reemplazarlo por uno común. Rbal se elige para establecer su corriente de funcionamiento a través de cada LED. Entonces, para una tensión de alimentación de 5 voltios y una corriente de 20mA, la resistencia debe ser de 250 ohmios o el valor estándar más cercano.

Es necesario asegurarse de que la corriente total a través del colector del transistor no exceda su valor máximo. Entonces, para el transistor KT3102, el Ik más grande debe limitarse a 100 mA. Esto significa que no se pueden conectar más de 6 LED con corriente. 15mA. Si esto no es suficiente, se debe utilizar una llave más potente.Esta es la única restricción para elegir un transistor n-p-n en dicho circuito. Incluso aquí, teóricamente, es necesario tener en cuenta la ganancia del triodo, pero para estas condiciones (corriente de entrada 10 mA, salida 100) debería ser solo al menos 10. Cualquier transistor moderno puede producir tal h21e.

Tal circuito es adecuado no solo para aumentar la salida de corriente del microcontrolador. Por lo tanto, puede conectar actuadores suficientemente potentes (relés, solenoides, motores eléctricos) alimentados por un voltaje mayor (por ejemplo, 12 voltios). Al calcular, debe tomar el valor de voltaje correspondiente.

También puede usar para ejecutar teclas MOSFET, pero pueden requerir un voltaje más alto para abrirse que el que puede generar el Arduino. En este caso, se deben proporcionar circuitos y elementos adicionales. Para evitar esto, es necesario usar los llamados transistores de efecto de campo "digitales": necesitan 5 voltio abrir. Pero son menos comunes.

Controlar programáticamente un LED

La simple conexión de un LED a la salida del microcontrolador hace poco. Es necesario dominar el control del LED desde el Arduino programáticamente. Esto se puede hacer en el lenguaje Arduino, que se basa en C (C). Este lenguaje de programación es una adaptación de C para el aprendizaje inicial. Después de dominarlo, la transición a C ++ será fácil. Para escribir bocetos (como se llaman los programas para Arduino) y depurarlos en vivo, debe hacer lo siguiente:

• instale el IDE de Arduino en una computadora personal;
• es posible que deba instalar un controlador para el chip de comunicación USB;
• conectar la placa a un PC mediante un cable USB-microUSB.

La interfaz del entorno de desarrollo Arduino IDE es una invitación a escribir un programa.

Los simuladores de computadora se pueden usar para depurar programas y circuitos simples. La simulación del funcionamiento de las placas Arduino Uno y Nano es compatible, por ejemplo, con Proteus (a partir de la versión 8). La conveniencia del simulador es que es imposible deshabilitar el hardware con un circuito ensamblado erróneamente.

Simulación del Arduino con un LED conectado en Proteus 8.23.

Los bocetos constan de dos módulos:

• configuración - ejecutado una vez al inicio del programa, inicializa variables y modos de operación del hardware;
• círculo – se ejecuta cíclicamente después del bloque de configuración hasta el infinito.

Para Conexión LED puede usar cualquiera de los 14 pines libres (pines), que a menudo se denominan incorrectamente puertos. De hecho, el puerto es, simplemente hablando, un grupo de pines. El pin es solo un elemento.

Se considera un ejemplo de control para el pin 13: un LED ya está conectado en la placa (a través de un seguidor de amplificador en la placa Uno, a través de una resistencia en la Nano). Para trabajar con un pin de puerto, debe configurarse en modos de entrada o salida. Es conveniente hacer esto en el cuerpo de configuración, pero no es necesario: el destino de salida se puede cambiar dinámicamente. Es decir, durante la ejecución del programa, el puerto puede funcionar tanto para entrada como para salida de datos.

La inicialización del pin 13 del Arduino (pin PB5 del puerto B del microcontrolador ATmega 328) es la siguiente:

configuración vacía ()

{

pinMode(13, Salida);

}

Después de ejecutar este comando, el pin 13 de la placa funcionará en modo de salida, por defecto será lógico bajo. Durante la ejecución del programa, se puede escribir cero o uno. El registro de la unidad se ve así:

bucle vacío ()

{

escritura digital (13, ALTO);

}

Ahora el pin 13 de la placa se establecerá en alto, uno lógico, y se puede usar para encender el LED.

Para apagar el LED, debe configurar la salida a cero:

escritura digital (13, BAJO);

Entonces, al escribir alternativamente uno y cero en el bit correspondiente del registro del puerto, puede controlar dispositivos externos.

Ahora puedes complicar el programa Arduino para controlar el LED y aprender a parpadear el elemento emisor de luz:

configuración vacía ()

{

pinMode(13, Salida);

}

bucle vacío ()

{

escritura digital (13, ALTO);

retraso (1000);

escritura digital (13, BAJO);

retraso (1000);

}

Equipo retraso (1000) crea un retraso de 1000 milisegundos, o un segundo. Al cambiar este valor, puede cambiar la frecuencia o el ciclo de trabajo del parpadeo del LED. Si un LED externo está conectado a otra salida de la placa, entonces en el programa, en lugar de 13, debe especificar el número del pin seleccionado.

Para mayor claridad, recomendamos una serie de videos.

Habiendo dominado las conexiones LED al Arduino y aprendido a controlarlo, puede pasar a un nuevo nivel y escribir otros programas más complejos. Por ejemplo, puede aprender cómo cambiar dos o más LED con un botón, cambiar la frecuencia de parpadeo usando un potenciómetro externo, ajustar el brillo del brillo usando PWM, cambiar el color de un emisor RGB. El nivel de tareas está limitado solo por la imaginación.