Светодиоды и ленты

Светодиоды и ленты

Светодиод – простейший индикатор, который можно использовать для отладки кода: его можно включить при срабатывании условия или просто подмигнуть. Но для начала его нужно подключить.

Подключение светодиода

Светодиод – это устройство, которое питается током, а не напряжением. Как это понимать? Яркость светодиода зависит от тока, который через него проходит. Казалось бы, достаточно знания закона Ома из первого урока в разделе, но это не так!

• Светодиод в цепи нельзя заменить “резистором”, потому что он ведёт себя иначе, нелинейно.
• Светодиод полярен, то есть при неправильном подключении он светиться не будет.
• Светодиод имеет характеристику максимального тока, на котором может работать. Для обычных 3 и 5 мм светодиодов это обычно 20 мА.
• Светодиод имеет характеристику падение напряжения (Forward Voltage), величина этого падения зависит от излучаемого цвета. Цвет излучается кристаллом, состав которого и определяет цвет. У красных светодиодов падение составляет

2.5 вольта, у синих, зелёных и белых

Если питать светодиод напряжением ниже его напряжения падения, то яркость будет не максимальная, и здесь никаких драйверов не нужно. То есть красный светодиод можно без проблем питать от пальчиковой батарейки. В то же время кристалл может деградировать и напряжение уменьшится, что приведёт к росту тока. Но это редкий случай. Как только мы превышаем напряжение падения – нужно стабилизировать питание, а именно – ток. В простейшем случае для обычного светодиода ставят резистор, номинал которого нужно рассчитать по формуле: R = (Vcc — Vdo) / I , где Vcc это напряжение питания, Vdo – напряжение падения (зависит от светодиода), I – ток светодиода, а R – искомое сопротивление резистора. Посчитаем резистор для обычного 5 мм светодиода красного цвета при питании от 5 Вольт на максимальной яркости (2.5 В, 20 мА): (5-2.5)/0.02=125 Ом. Для синего и зелёного цветов получится 75 Ом. Яркость светодиода нелинейно зависит от тока, поэтому “на глаз” при 10 мА яркость будет такая же, как на 20 мА, и величину сопротивления можно увеличить. А вот уменьшать нельзя, как и подключать вообще без резистора. В большинстве уроков и проектов в целом для обычных светодиодов всех цветов ставят резистор номиналом 220 Ом. С резистором в 1 кОм светодиод тоже будет светиться, но уже заметно тусклее. Таким образом при помощи резистора можно аппаратно задать яркость светодиода. Как определить плюс (анод) и минус (катод) светодиода? Плюсовая нога длиннее, со стороны минусовой ноги бортик чуть срезан, а сам электрод внутри светодиода – крупнее:

Мигаем

Мигать светодиодом с Ардуино очень просто: подключаем катод к GND, а анод – к пину GPIO. Очень многие уверены в том, что “аналоговые” пины являются именно аналоговыми, но это не так: это обычные цифровые пины с возможностью оцифровки аналогового сигнала. На плате Nano пины A0-A5 являются цифровыми и аналоговыми одновременно, а вот A6 и A7 – именно аналоговыми, то есть могут только читать аналоговый сигнал. Так что подключимся к A1, настраиваем пин как выход и мигаем!

Как избавиться от delay() в любом коде я рассказывал вот в этом уроке. https://www.youtube.com/watch?v=uaiLcCd9Tnk

Мигаем плавно

Как насчёт плавного управления яркостью? Вспомним урок про ШИМ сигнал и подключим светодиод к одному из ШИМ пинов (на Nano это D3, D5, D6, D9, D10, D11). Сделаем пин как выход и сможем управлять яркостью при помощи ШИМ сигнала! Читай урок про ШИМ сигнал. Простой пример с несколькими уровнями яркости:

Подключим потенциометр на A0 и попробуем регулировать яркость с его помощью:

Как вы можете видеть, все очень просто. Сделаем ещё одну интересную вещь: попробуем плавно включать и выключать светодиод, для чего нам понадобится цикл из урока про циклы.

Плохой пример! Алгоритм плавного изменения яркости блокирует выполнение кода. Давайте сделаем его на таймере аптайма.

Теперь изменение яркости не блокирует выполнение основного цикла, но и остальной код должен быть написан таким же образом, чтобы не блокировать вызовы функции изменения яркости! Ещё одним вариантом может быть работа по прерыванию таймера, см. урок.

Ещё один момент: если подключить светодиод наоборот, к VCC, то яркость его будет инвертирована: 255 выключит светодиод, а 0 – включит, потому что ток потечет в другую сторону:

На базе этого несложного радиоэлемента построен простой мультивибратор — генератор повторяющихся импульсов.

Схема не нуждается в настройке и при полностью исправных элементах начинает работать сразу.
Сборка ведется навесным монтажом без платы. Зажимаем оптопару в зажиме и припаиваем два резистора согласно схемы.

Далее припаиваем светодиод. Обратите внимания на полярность его включения.

Далее запаиваем конденсатор.

Соединительные дорожки делаем из луженного провода.

Доводим схему до конца.

Схема мигалки — эта схема проблескового маяка может использоваться в качестве сигнала бедствия на автомагистралях, указателя направления на парковках, в больницах, гостиницах и т. д.

В схеме мигалки использован мощный светодиод, дающий больше света, чем типичный сигнальный фонарь с лампой накаливания. Использование 6- или 12-вольтового герметичного свинцового-кислотного аккумулятора делает схему портативной. Основой схемы мигалки служит подсистема монолитного импульсного регулятора МС34063, изначально предназначенная для использования в DC/DC преобразователях (Рисунок 1).

Преобразователь на МС34063 в сборе

Схема мигалки — источник опорного напряжения

Это устройство содержит источник опорного напряжения, компаратор, генератор с управляемым коэффициентом заполнения и цепью активного ограничения пикового тока, а также сильноточный выходной ключ — все в 8-выводном корпусе DIP. Одноваттный светодиод маяка, питающийся от источника 6 … 12 В, кратковременно зажигается с коэффициентом заполнения порядка 5% (Рисунок 2).

Контроль падения напряжения

Ограничение тока светодиода достигается путем контроля падения напряжения на резисторе R1 (1 Ом), включенным между шиной питания Vcc и выводом 1 микросхемы (коллектором ключевого транзистора). Максимальный рабочий ток одно ваттного белого светодиода равен примерно 350 мА. В начале цикла конденсатор С1 начинает заряжаться, и ток светодиода быстро увеличивается, а с ним увеличивается и падение напряжения на резисторе R1, контролируемое входом Ipk схемы ограничения тока (вывод 7 микросхемы IC1).

Блок ограничения тока

Когда напряжение становится на 330 мВ больше, чем на выводе 6 (что соответствует току 330 мА), блок ограничения тока микросхемы обеспечивает дополнительный ток для зарядки время задающего конденсатора С1. Это приводит к тому, что напряжение на нем быстро достигает верхнего порога генератора тока, после чего выходной ключ закрывается, и С1 разряжается.

Частота вспышек определяется конденсатором С1. При емкости 100 мкФ она равна приблизительно 4 Гц. Поскольку зажигается светодиод очень кратковременно, тепловые проблемы минимальны, и для его охлаждения достаточно печатной платы на металлическом основании.

Подробное описание работы микросхемы IC1 можно найти в [1].

Ссылка

1. Application of the MC34063 Switching Regulator

Набор компонентов для сборки DC/DC преобразователя на МС34063

Как сделать мигающий светодиод

Мигающий светодиод сделать самостоятельно несложно. Во многих случаях понадобятся всего несколько дополнительных элементов. Простые варианты схем приведены ниже.

Мигалка на одном транзисторе

Подобную мигалку несложно сделать своими руками всего на одном транзисторе.

Мигалка на однопереходном транзисторе.

Схема собрана на однопереходном транзисторе. Можно установить отечественный элемент КТ117, можно подобрать зарубежный аналог. Частота колебаний обратно пропорциональна произведению R1C1. Номиналы и назначение элементов указаны в таблице.

Напряжение питания может лежать в пределах от 4,5 до 12 вольт. Недостатком схемы является применение оксидного конденсатора больших размеров – намного больше самого светодиода. Зато содержит мало элементов и работает сразу после безошибочной сборки. Если однопереходный транзистор приобрести не удастся, можно сделать его аналог на двух биполярных транзисторах.

Аналог однопереходного транзистора.

Можно использовать два любых транзистора структуры p-n-p и n-p-n. Например, отечественные пары КТ315 и КТ316, КТ3102 и КТ3107 или любые другие приборы российского или зарубежного производства.

Мигающий светодиод от батарейки

Указанная схема проста, несложна в изготовлении, не нуждается в наладке (кроме, может быть, подбора параметров времязадающей цепочки). Но у нее есть особенность, которая в некоторых ситуациях может стать критической – для ее питания потребуется напряжение от 4,5 В. Такое напряжение потребует минимум трех пальчиковых батарей или CR2032. И даже небольшое снижение питания вследствие разряда может привести к неработоспособности схемы.

Почти всем распространенным светоизлучающим элементам для свечения требуется напряжение от 1,6 В (а зачастую и от 3 В), поэтому построить простую схему мигающего светодиода для питания от полуторавольтовой батарейки нельзя. Но можно сделать относительно сложную – с удвоением напряжения.

Мигающий светодиод с низковольтным источником питания.

На транзисторах VT1, VT2 собран генератор, задающий частоту и длительность вспышек (их определяют цепочки R1C1 и C1R2 соответственно). Во время паузы заряжается конденсатор С2 почти до уровня питания. Во время свечения ключ VT3 открывается, VT2 закрывается, и емкость оказывается включенной последовательно с источником питания. Так напряжение на светодиоде удваивается.

Диод VD1 должен быть германиевым. На кремниевом диоде в открытом состоянии падение напряжения будет около 0,6 В – в данном случае это очень много.

Будет полезно ознакомиться: Моргающий светодиод без всяких схем

Добавить ссылку на обсуждение статьи на форуме

РадиоКот >Схемы >Светотехника >Мигалки >

Простая мощная мигалка-двухполюсник на 12/24 Вольта.

Автор: Carabas Опубликовано 26.12.2011 Создано при помощи КотоРед.

История вопроса: Мой шурин работает в автомастерской на фирме, которая занимается перевозкой тяжёлых и негабаритных грузов на близкие и дальние расстояния. Как-то зашёл у нас разговор по поводу жёлтых мигалок (что-то вроде изображённой на рис.1), которыми оборудованы эти «дальнобои». Шурин посетовал, дескать моторчики в этих мигалках в рейсах постоянно ломаются, что создаёт массу неудобств.

«Вот тут мы закупили для пробы 10 штук с электронной начинкой, распотроши одну и посмотри, может спаять таких несколько платочек и вставить в нерабочие мигалки?» — спросил он. Вскрытие показало наличие схемы с заслуженным таймером NE555 с обвязкой, раскачивающим мощный MOSFET и интегральным стабилизатором на 12 Вольт для запитки этого самого таймера. Воистину лень – двигатель прогресса. Перспектива рисовать – травить – сверлить меня не вдохновила и подумалось: а что, если порыться в тырнете, может есть что попроще? Неужели в 21 веке…?, когда космические корабли бороздят…? для какой-то мигалки ничего интереснее не найти?! Увы, не нашлось (а может плохо искал). Взгляд наткнулся на так называемые мигающие светодиоды (Blinked Led). Заинтересовало. Почитал о них подробнее. А вот здесь можно посмотреть: https://video.mail.ru/mail/obrazovanie-new/5107/7064.html где господа из «Чип и Дип» утверждают, что структурная схема светодиода (далее BL) соответствует приведённой на рис.2

Шурин с оказией был заслан на Митинский радиорынок с одним условием – «Купи парочку на пробу и чтоб моргали пореже, как ваши мигалки». В предвкушении он купил сразу десяток и выдал мне полную ТТХ словами: «Продавец сказал три вольта, двадцать миллиампер, светится – белым». Ну что-ж, ладно, перейдём к фазе экспериментальной теории. Была спаяна схемка (рис.3)

Резистор номиналом 3КОм (на всякий случай, чтоб не насиловать предельными токами). Осциллограф показал следующее: U1- 3.0V, U2- 7,0V практически не изменяются при варьировании Uпит. от 9 до 30 Вольт. Период следования импульсов около секунды. И чем же мы будем управлять этими импульсами? Поиск по даташитам привел к недорогому и популярному в широких кругах транзистору IRFZ44N. Вот его характеристики (рис.4)

Транзистор закрыт при U затвора до 3.5 Вольт, а уверенно открывается при напряжении 6 Вольт и выше. Причём при напряжении на затворе 7.0 Вольт сопротивление канала порядка 22 миллиОм, что есть очень даже неплохо.

Предполагаю (чисто теоретически), что резистор R1 на рис.2 нам вреден потому, что

суживает диапазон U2 – U1 (рис.3), а напряжение U1 нам важно с точки зрения полного запирания канала. Ставят же его только в BL с высоким напряжением питания (6V, 9V…). В нашем случае применён 3-х вольтовый BL, где вроде-бы резистор отсутствует. но конкретный BL мне попался случайно и поэтому здесь есть большой простор для экспериментов и в подборе BL, и в подборе MOSFETа.

Теперь переходим к фазе практики. Паяем схему (рис.5)

На всякий случай скажу, что короткий вывод BL подключается обычно к «-», но если перепутаете, не страшно – внутри установлен защитный диод D. Кстати это касается и транзистора. Правда переполюсовкой всей схемы увлекаться не стоит, поскольку диод в транзисторе имеет падение напряжения порядка 1 вольт и будет перегреваться при больших проходящих токах. Для начинающих радиолюбителей также замечу, что корпус транзистора нельзя «сажать» на массу. Вот, что у меня получилось: (рис.6)

В качестве нагрузки я использовал галогенку с двумя спиралями на 12 вольт (55 и 60 Ватт соответственно), включёнными последовательно. Источник питания – старенький ЛАТР с выпрямителем на 5 Ампер. IRFZ44N не нагревается совершенно (комнатная температура). Схема уверенно работает от 9 до 30 вольт (выше не пробовал, лампу жалко и ЛАТР тоже). Изоляция – бумажный скотч.

«И где же тут двухполюсник?» — спросите Вы. Когда я объяснял шурину схему подключения сего дивайса, то после очередного вопроса с его стороны понял горькую истину – моя схема колоссально сложная и грамотно подключить её сможет редкий электрик. Архиважно кардинально упростить схему подключения к нагрузке, посижу-ка я, подумаю ещё. И вот что надумал: (рис.7)

По сути это двухполюсник. Мы можем подключать нагрузку в нижнее плечо, в верхнее плечо и даже в оба плеча одновременно. Это может быть полезно, например в автомобиле, где лампы одним электродом жёстко привязаны к массе кузова. Можно управлять включением устройства дистанционно при помощи тумблера, например, включенного в разрыв R1. А вот так я его сваял в «железе» : (рис.8)

По поводу деталей:

Марки BL не знаю, приблизительные данные см. выше. При подборе MOSFETа сверяйтесь с характеристиками его затвора (GATE) по даташиту (Datasheet), ( GOOGLE – Ваш помощник).

С1- не ниже 10 мФ (лучше с запасом по ёмкости и по напряжению). VD1- любой кремниевый диод на 30V, 250 mA. А вот фотография лабораторного испытания двухполюсника : (рис.9)

Область применения

Моргающие светодиодные источники света, оснащенные стандартным генератором встроенного типа, находят широкое применение в новогодних гирляндах.

Именно последовательная сборка таких изделий, дополненная установленным резистором, имеющим незначительное отличие по номинальным показателям, позволяет добиться сдвига в процессе мигания отдельных элементов электронной цепи.

Итогом такой сборки является оригинальный световой эффект, который совсем не нуждается в добавлении слишком сложного блока для управления. Чаще всего новогодняя гирлянда подключается посредством обычного диодного моста.

Мигающие диодные токоуправляемые световые излучатели востребованы в самых различных современных бытовых приборах и электротехнике, где играют роль стандартных индикаторов. При этом такие индикаторные огоньки сигнализируют об определенном состоянии прибора или уровне заряда. На основе моргающих диодов осуществляется сборка электронных табло, разных рекламных вывесок, всевозможных детских игрушек и очень многих других товаров.

Политика конфиденциальности

Общие положения

Некоторые объекты, размещенные на сайте, являются интеллектуальной собственностью компании «АВТОСВЕТ». Использование таких объектов установлено действующим законодательством РФ.

На сайте «АВТОСВЕТ» имеются ссылки, позволяющие перейти на другие сайты. Компания «АВТОСВЕТ» не несет ответственности за сведения, публикуемые на этих сайтах и предоставляет ссылки на них только в целях обеспечения удобства для посетителей своего сайта.

Личные сведения и безопасность

Компания «АВТОСВЕТ» гарантирует, что никакая полученная от Вас информация никогда и ни при каких условиях не будет предоставлена третьим лицам, за исключением случаев, предусмотренных действующим законодательством Российской Федерации.

В определенных обстоятельствах компания «АВТОСВЕТ» может попросить Вас зарегистрироваться и предоставить личные сведения. Предоставленная информация используется исключительно в служебных целях, а также для предоставления доступа к специальной информации.

Личные сведения можно изменить, обновить или удалить в любое время в разделе «Аккаунт» > «Профиль».

Чтобы обеспечить Вас информацией определенного рода, компания «АВТОСВЕТ» с Вашего явного согласия может присылать на указанный при регистрации адрес электронный почты информационные сообщения. В любой момент Вы можете изменить тематику такой рассылки или отказаться от нее.

Как и многие другие сайты, «АВТОСВЕТ» использует технологию cookie, которая может быть использована для продвижения нашего продукта и измерения эффективности рекламы. Кроме того, с помощь этой технологии «АВТОСВЕТ» настраивается на работу лично с Вами. В частности без этой технологии невозможна работа с авторизацией в панели управления.

Сведения на данном сайте имеют чисто информативный характер, в них могут быть внесены любые изменения без какого-либо предварительного уведомления.

Чтобы отказаться от дальнейших коммуникаций с нашей компанией, изменить или удалить свою личную информацию, напишите нам через форму обратной связи

Функция delayMicroseconds

Данная функция является полным аналогом delay за исключением того, что единицы измерения у нее не миллисекунды, а микросекунды (в 1 секунде – 1000000 микросекунд). Максимальное значение будет 16383, что равно 16 миллисекундам. Разрешение равно 4, то есть число будет всегда кратно четырем. Кусочек примера будет выглядеть следующим образом:

Проблема с delayMicroseconds точно такая же, как у delay – эти функции полностью «вешают» программу и она на некоторое время буквально замирает. В это время невозможна работа с портами, считывание информации с датчиков и произведение математических операций. Для мигалок данный вариант подходит, но опытные пользователи не используют её для больших проектов, так как там не нужны такие сбои. Поэтому, гораздо лучше использовать функции, описанные ниже.