Arduino: Blink – povezivanje

naslovna

Nakon što smo se upoznali sa nekim od osnovnih funkcija za programiranje Arduina potrebno je da se objasne i osnovni pojmovi u elektronici, kao i na koji način treba povezati komponente u projektima.

Kada se dobije ideja za realizaciju nekog projekta potrebno je uvideti šta želimo da program koji ćemo koristiti izvršava, kao i kako to hardverski realizovati i sklopiti u jednu funkcionalnu celinu. Ono sa čime smo počeli je najjednostavniji Blink projekat gde smo već objasnili sam program, sada treba sve povezati.

Za realizaciju Blink-a nećemo koristiti već ugrađenu LED na samoj Arduino Uno ploči već ćemo povezati posebnu LED sa Arduinom i videti na koji način to radi. Ono što nam je potrebno su:

  • 1x LED dioda bilo koje boje
  • 2x muško-muška kratkospojnika (žica koja služi za povezivanje)
  • 1x otpornik od 330 oma
  • 1x protoploča

 

Struja

Struja predstavlja usmereno kretanje naelektrisanih čestica. Postoji pozitivno i negativno naelektrisanje (elektroni i šupljine). Tehnički smer struje predstavlja kretanje šupljina, dakle, pozitivno naelektrisanih čestica.

Da bi kroz neko kolo postojalo strujanje ovih šupljina potrebno je povezati neki izvor napajanja (u našem slučaju to će biti Arduino ploča). Pored toga, neophodno je da kolo bude zatvoreno, jer ako postoji prekid u električnom kolu struja neće proticati.

 

kolo

 

Na slici nalazi se najelementarnije električno kolo u kome se nalaze izvor napajanja „U“ i neki potrošač „Rp“, smer struje je obeležen kao što smo rekli, od pozitivno naelektrisanog pola izvora ka negativnom polu.

Napon „U“ predstavlja razliku potencijala između dve tačke. Kao primer uzmimo da je naš izvor napajanja „U“ neka baterija sa naponom od 12V, njen pozitivan pol je na potencijalu +6V, dok je negativan na -6V, dakle napon između ta dva pola je 12V.

 

Diode

Dioda je elektrotehnička komponenta koja se koristi za usmeravanje struje. Druga svrha dioda je da čuvaju neko kolo od inverzne struje jer dioda propušta struju samo u jednom smeru. Da nema ovih komponenti u današnje vreme ne bi bilo elektronskih uređaja, računara, mobilnih telefona, interneta...

 

d

 

Na slici se nalazi simbol za diodu sa obeleženim smerom struje. Takođe, simbol sam po sebi sadrži strelicu koja označava smer, dakle od + ka -. Elektroda (metalni priključak) koja je povezana na + kraj naziva se anoda, dok se elektroda koja je povezana na – kraj naziva se katoda.

 

LED

Za naš Blink projekat koristićemo jednu posebnu vrstu dioda a to su LED diode. Ovo je skraćeni naziv od „Light Emitting Diode“ koji je dobila po tome što usled proticanja struje kroz nju emituje svetlost.

Ove diode koriste se najčešće za indikaciju, nalaze se u ogromnom broju uređaja kako bi svojim svetljenjem ili treptanjem predstavljale protok nečega ili prisustvo napajanja. Mogu se naći na svakom koraku.

 

led

 

Njen simbol vrlo je sličan klasičnoj diodi kao što smo videli iznad, samo što se u ovom simbolu nalaze strelice okrenute ukoso ka gore, što predstavlja emitovanje svetlosti. LED diode „konzumiraju“ više ili manje struje, u zavisnosti od tipa i materijala od koga su napravljene. One koje se najčešće koriste u ovakvim amaterskim projektima su one koje troše 20-ak mA struje (A – amper, merna jedinica za jačinu električne struje), a na naponu od 2.2V.

Prvi problem na koji nailazimo je taj – kako povezati LED koja radi na 2.2V, a naš Arduino nam daje 5V? Kako bismo zaštitili LED od pregorevanja koristićemo otpornike.

 

Otpornici

Otpornici su elektrotehničke komponente koje imaju veliku specifičnu otpornost. Njihova uloga je da oslabe, tj. ograniče struju u nekom kolu. Takođe, otpornici se koriste kao delitelji napona.

 

r

 

Na slici nalaze se 2 simbola koja se koriste za označavanje otpornika. Simbol predstavlja istu stvar – otpornik.

Ove komponente nisu „polarisane“ kao što je slučaj sa diodama gde treba da obratimo pažnju koju elektrodu povezujemo sa čime, dakle kod otpornika struja sme i može proticati u oba smera.

Postoje različite vrste otpornika. Najosnovnija podela je na fiksne otpornike i promenljive. Oni koji su prisutni u skoro svakom projektu sa Arduinom su fiksni otpornici, dok će se ostali pojavljivati po potrebi. Promenljivi otpornici su dobili taj naziv po tome što svoju otpornost mogu da menjaju, kao što su npr. potenciometri, fotootpornici, PTC i NTC otpornici... Među promenljivim otpornicima najčešće ćemo koristiti potenciometre.

U našem Blink projektu otpornik nam treba kako bismo zaštitili našu LED od pregorevanja, dakle, moramo „usporiti“ struju, tačnije, oslabiti je. Da bismo dobili otpornost koja nam je potrebna u ove svrhe koristimo sledeću formulu:

 

formula

 

Gde „R“ predstavlja otpornost otpornika (meri se u omima), „Vs“ je napon izvora (u našem slučaju 5V sa Arduina), „Vf“ napon LED (2.2V) i slovom „i“ je označena struja LED (0.02A).

Kada se ubace vrednosti u formulu dobićemo da nam je potrebna otpornost od 140 oma. U ovakvoj situaciji obično se koriste otpornici sa većom otpornosti kao npr. od 220 ili 330 oma.

 

ledPovezivanje

 

Ovako izgleda naša šema za povezivanje LED na Arduino. Anodu LED povezujemo sa pinom na Arduinu kojim želimo da upravljamo (koji radi na 5V), a katodu LED povezujemo sa otpornikom koji zatvara kolo, tačnije povezujemo za GND (Ground) pinom. GND pin predstavlja tačku nultog potencijala, kako bi struja gde se javlja struja usled razlike u potencijalima, jer teče od + ka - .

Ono što je na kraju ostalo je povezivanje, to ćemo uraditi uz pomoć protoploče i jumper žica.

 

Povezivanje

Kada prvi put pogledate protoploču ništa vam nije jasno, ali zapravo vrlo je jednostavno. Na slici možete videti da su rupice povezane: spoljašnje su povezane vertikalno, dok su unutrašnje spojene horizontalno, u poretku od po 5 rupica. Po sredini ploče možete videti jedan kanal ili prorez. U tom delu ne postoji nikakav kontakt između rupica, a druga namena ovog kanala je da se napravi mogućnost korišćenja DIP pakovanja (Dual-Inline Package – dvoredno pakovanje komponenti). U našoj ponudi možete naći protoploču koja je neophodna za realizaciju prototipova i probnih uređaja, i to na sledećem linku: http://012lab.com/electronic-products/electronic-modules/breadboard-full...

 

protoploča

 

Plavom ili crnom bojom se najčešće označavaju mesta koja predstavljaju „masu“, odnosno tačku nultog potencijala (GND), dok su crvenom označena „vruća“ mesta koja predstavljaju izvor napajanja. Tako gledano, spoljašnje rupice možemo posmatrati kao GND magistralu i kao 5V magistralu, naravno, pre toga potrebno je na njih dovesti napajanje sa Arduino ploče, povezati GND pin sa plavom magistralom, a 5V pin sa „hot“ magistralom. U našem primeru nam ne treba 5V jer koristimo napajanje koje nam daje pin za kontrolu LED.

 

povezivanje

 

Ovako treba da izgleda sve to da bi naš prvi projekat proradio. Zelenim jumper-om povezan je pin 2 sa anodom LED. Anoda je uglavnom duža nožica LED. Crnom žicom povezali smo GND magistralu na koju smo takođe doveli otpornik kako bismo zatvorili naše kolo.