Dzień 3 - Arduino, led, rezystor, połączenie szeregowe

Zasilanie wejściowe:

1. Gniazdo zasilania (DC barrel jack):
   • Napięcie: 7-12V (rekomendowane), maksymalnie 6-20V (jednak powyżej 12V stabilizator napięcia może się przegrzewać).
   • Złącze: standardowe gniazdo DC 5.5 mm x 2.1 mm (środkowy pin dodatni).
2. Pin VIN:
   • Napięcie: 7-12V (takie same wymagania jak dla gniazda zasilania).
   • Pin VIN jest połączony bezpośrednio z gniazdem DC i można nim zasilać Arduino, omijając stabilizator.
3. Port USB:
   • Napięcie: 5V.
   • Złącze: USB typu B.
   • Zasilanie z portu USB jest używane głównie do programowania i może dostarczać około 500mA prądu.

Zasilanie wyjściowe:

1. Pin 5V:
   • Arduino Uno może dostarczyć 5V z tego pinu.
   • Maksymalny prąd dostępny: około 500mA, jednak trzeba pamiętać, że część prądu zużywana jest przez samo Arduino oraz ewentualne moduły podłączone do innych pinów.
2. Pin 3.3V:
   • Arduino Uno może dostarczyć 3.3V z tego pinu.
   • Maksymalny prąd dostępny: około 50mA (przy większym obciążeniu stabilizator 3.3V może ulec uszkodzeniu).
3. Pin VIN:
   • Napięcie na pinie VIN jest takie samo jak napięcie zasilania podane na gniazdo DC lub pin VIN.

Arduino Uno może być zasilane przez gniazdo zasilania, pin VIN lub port USB. Wydaje zasilanie 5V i 3.3V na odpowiednich pinach, z różnymi ograniczeniami dotyczącymi maksymalnego prądu.

Piny cyfrowe (digital) 0-13 w Arduino Uno mogą być używane jako wejścia lub wyjścia cyfrowe. Każdy z tych pinów może pracować w trybie HIGH (stan wysoki, odpowiadający napięciu 5V) lub LOW (stan niski, odpowiadający napięciu 0V). Poniżej znajduje się szczegółowy opis ich funkcji i możliwości:

Podstawowe funkcje pinów cyfrowych (0-13):

1. Wejścia cyfrowe (Digital Input):
   • Odczytują sygnały cyfrowe (0 lub 1).
   • Używane do detekcji stanu, np. przycisków, czujników cyfrowych itp.
2. Wyjścia cyfrowe (Digital Output):
   • Ustawiają stan wysoki (5V) lub niski (0V).
   • Używane do sterowania diodami LED, przekaźnikami, tranzystorami itp.

Funkcje specjalne niektórych pinów cyfrowych:

1. Piny 0 (RX) i 1 (TX):
   • Służą do komunikacji UART (szeregowej).
   • Pin 0: RX (odbiór danych).
   • Pin 1: TX (wysyłanie danych).
   • Używane są do komunikacji z komputerem przez port USB lub z innymi urządzeniami za pomocą interfejsu szeregowego.
2. Piny 2 i 3:
   • Mogą być używane jako zewnętrzne przerwania (INT0 i INT1).
   • Używane do detekcji zdarzeń asynchronicznych, takich jak naciskanie przycisków, odczyty z enkoderów itp.
   • Funkcja attachInterrupt() pozwala na przypisanie funkcji obsługi przerwania do tych pinów.
3. Piny 3, 5, 6, 9, 10, 11:
   • Mogą generować sygnał PWM (Pulse Width Modulation).
   • Oznaczone na płytce symbolem ~ (np. ~3, ~5).
   • Używane do sterowania jasnością diod LED, prędkością silników DC itp.
   • Funkcja analogWrite() pozwala na generowanie sygnału PWM.
4. Pin 13:
   • Połączony z wbudowaną diodą LED.
   • Można go używać jako zwykły pin cyfrowy, ale również służy do szybkiej weryfikacji działania programu (np. miga podczas przesyłania szkicu).

Maksymalne parametry prądowe:

• Maksymalny prąd wyjściowy na każdy pin: 40 mA.
• Zalecany prąd wyjściowy na każdy pin: do 20 mA (dla zachowania bezpieczeństwa i trwałości układu).
• Maksymalny sumaryczny prąd dla wszystkich pinów: 200 mA.

Piny cyfrowe 0-13 w Arduino Uno oferują dużą elastyczność i funkcjonalność, co pozwala na ich wykorzystanie w różnych projektach elektronicznych, takich jak sterowanie urządzeniami, odczytywanie stanów wejściowych oraz komunikacja z innymi modułami.

Piny A0 - A5 w Arduino Uno to piny analogowe, które służą do następujących celów:

1. Wejścia analogowe (Analog Inputs):

• Piny te mogą mierzyć napięcie w zakresie od 0V do 5V i przetwarzać je na wartość cyfrową w przedziale od 0 do 1023 (10-bitowy przetwornik analogowo-cyfrowy, ADC).
• Są wykorzystywane do odczytu wartości z czujników analogowych, takich jak potencjometry, czujniki temperatury, fotorezystory itp.

2. Funkcja cyfrowa (Digital I/O):

• Piny te mogą również działać jako piny cyfrowe (numerowane odpowiednio od 14 do 19), co oznacza, że mogą być używane jako wejścia lub wyjścia cyfrowe. W takim przypadku można je używać w funkcjach digitalRead() i digitalWrite().

3. Napięcie referencyjne (AREF):

• Napięcie referencyjne dla pinów analogowych domyślnie wynosi 5V, ale może być zmienione przez podanie zewnętrznego napięcia referencyjnego na pin AREF. Pozwala to na zmianę zakresu odczytywanych wartości, co jest szczególnie przydatne w sytuacjach, gdy odczytywane napięcia są mniejsze niż 5V.

4. Pomiar napięcia (Internal Voltage Reference):

• Istnieje możliwość zmiany wewnętrznego napięcia odniesienia na 1.1V lub 2.56V, używając funkcji analogReference(). Dzięki temu można uzyskać większą precyzję przy pomiarach mniejszych napięć.

Podsumowując, piny A0 - A5 w Arduino Uno są używane głównie do odczytu sygnałów analogowych, ale mogą także pełnić funkcje pinów cyfrowych, co zwiększa ich uniwersalność.

Anoda (3v3 lub 5) +

Katoda (GND) -

eori.pl/kalkulator

Aby policzyć wartość rezystora dla diody LED, musimy znać napięcie zasilania, napięcie przewodzenia diody oraz prąd, jaki chcemy przepuścić przez diodę. Wzór na obliczenie wartości rezystora to:

R=U/I

R=(Uz−Ul)/I

gdzie:

• Uz​ – napięcie zasilania (np. 5.0 V),
• Ul – napięcie przewodzenia diody LED (różne dla różnych kolorów),
• I – prąd przewodzenia diody LED (najczęściej 20 mA, czyli 0.02 A).

Przykładowe obliczenia dla napięcia zasilania 5.0 V i prądu 0.02 A:

1. Czerwona dioda LED: R=(5.0−2.0)/0.02=150.0Ω
2. Zielona dioda LED: R=(5.0−2.2)/0.02=140.0Ω
3. Niebieska dioda LED: R=(5.0−3.2)/0.02=90.0Ω
4. Biała dioda LED: R=(5.0−3.2)/0.02=90.0Ω
5. Żółta dioda LED: R=(5.0−2.1)/0.02=145.0Ω

Połączenie równoległe

Główne cechy i zalety połączenia równoległego:

1. Stałe napięcie:
   • Napięcie na każdym elemencie połączonym równolegle jest takie samo jak napięcie zasilania. Wszystkie elementy otrzymują tę samą wartość napięcia.
2. Sumowanie prądów:
   • Całkowity prąd w obwodzie równoległym jest sumą prądów płynących przez poszczególne gałęzie. Jeśli w każdej gałęzi płynie inny prąd, to prąd całkowity jest ich sumą: I= I1+I2+I3+...

Wartość rezystorów się sumuje. Możemy połączyć kilka szeregowo, by zwiększyć opór.