Как сделать моргающий светодиод. Как сделать мигающий светодиод своими руками: схемы и инструкции

Особенности этой схемы:

• Простота конструкции
• Низкое энергопотребление
• Возможность работы от батареек

Применение самодельных мигающих светодиодов

Самодельные мигающие светодиоды можно использовать во многих проектах:

• Декоративная подсветка
• Индикаторы в самодельных устройствах
• Элементы сигнализации
• Обучающие проекты по электронике
• Детские игрушки и поделки

Например, мигающий светодиод можно использовать как имитатор охранной системы в автомобиле или как индикатор работы самодельного устройства.

Советы по созданию надежных мигающих светодиодов

Чтобы ваш мигающий светодиод работал стабильно и долго, следуйте этим советам:

• Используйте качественные компоненты от проверенных производителей
• Соблюдайте полярность при подключении деталей
• Не превышайте максимально допустимый ток через светодиод
• Обеспечьте хорошее охлаждение, особенно при использовании мощных светодиодов
• Защитите схему от влаги и пыли, если она будет использоваться вне помещения

Следуя этим рекомендациям, вы сможете создать надежный и долговечный мигающий светодиод.

Заключение

Создание мигающего светодиода — отличный способ начать знакомство с электроникой. Это простой, но увлекательный проект, который позволяет на практике изучить основы работы электронных схем. Экспериментируйте с различными компонентами и схемами, чтобы создать мигающий светодиод с нужными вам характеристиками.

Мигающий светодиод своими руками: схемы с описанием

Мигающие светодиоды часто применяют в различных сигнальных цепях. В продаже довольно давно появились светодиоды (LED) различных цветов, которые при подключении к источнику питания периодически мигают. Для их мигания не нужны никакие дополнительные детали. Внутри такого светодиода смонтирована миниатюрная интегральная микросхема, управляющая его работой. Однако для начинающего радиолюбителя намного интереснее сделать мигающий светодиод своими руками, а заодно изучить принцип работы электронной схемы, в частности мигалок, освоить навыки работы с паяльником.

[contents]

Содержание

1. Как сделать светодиодную мигалку своими руками
2. Простая мигалка на светодиоде
3. Мигающий светодиод на одной батарейке

Как сделать светодиодную мигалку своими руками

Существует множество схем, с помощью которых можно заставить мигать светодиод. Мигающие устройства можно изготовить как из отдельных радиодеталей, так и на основе различных микросхем. Сначала мы рассмотрим схему мигалки мультивибратора на двух транзисторах. Для ее сборки подойдут самые ходовые детали. Их можно приобрести в магазине радиодеталей или «добыть» из отживших свой срок телевизоров, радиоприемников и другой радиоаппаратуры. Также во многих интернет магазинах можно купить наборы деталей для сборки подобных схем led мигалок.

На рисунке изображена схема мигалки мультивибратора, состоящая всего из девяти деталей. Для ее сборки потребуются:

• два резистора по 6.8 – 15 кОм;
• два резистора имеющие сопротивление 470 – 680 Ом;
• два маломощных транзистора имеющие структуру n-p-n, например КТ315 Б;
• два электролитических конденсатора емкостью 47 –100 мкФ
• один маломощный светодиод любого цвета, например красный.

Не обязательно, чтобы парные детали, например резисторы R2 и R3, имели одинаковую величину. Небольшой разброс номиналов практически не сказывается на работе мультивибратора. Также данная схема мигалки на светодиодах не критична к напряжению питания. Она уверенно работает в диапазоне напряжений от 3 до 12 вольт.

Схема мигалки мультивибратора работает следующим образом. В момент подачи на схему питания, всегда один из транзисторов окажется открытым чуть больше чем другой. Причиной может служить, например, чуть больший коэффициент передачи тока. Пусть первоначально больше открылся транзистор Т2. Тогда через его базу и резистор R1 потечет ток заряда конденсатора С1. Транзистор Т2 будет находиться в открытом состоянии и через R4 будет протекать его ток коллектора. На плюсовой обкладке конденсатора С2, присоединенной к коллектору Т2, будет низкое напряжение и он заряжаться не будет. По мере заряда С1 базовый ток Т2 будет уменьшаться, а напряжение на коллекторе расти. В какой-то момент это напряжение станет таким, что потечет ток заряда конденсатора C2 и транзистор Т3 начнет открываться. С1 начнет разряжаться через транзистор Т3 и резистор R2. Падение напряжения на R2 надежно закроет Т2. В это время через открытый транзистор Т3 и резистор R1 будет течь ток и светодиод LED1 будет светиться.

Если посмотреть осциллограммы на коллекторах транзисторов, то они будут иметь вид прямоугольных импульсов.

Когда ширина (длительность) прямоугольных импульсов равна расстоянию между ними, тогда говорят, что сигнал имеет форму меандра. Снимая осциллограммы с коллекторов обоих транзисторов одновременно, можно заметить, что они всегда находятся в противофазе. Длительность импульсов и время между их повторениями напрямую зависят от произведений R2C2 и R3C1. Меняя соотношение произведений можно изменять длительность и частоту вспышек светодиода.

Для сборки схемы мигающего светодиода понадобятся паяльник, припой и флюс. В качестве флюса можно использовать канифоль или жидкий флюс для пайки, продающийся в магазинах. Перед сборкой конструкции необходимо тщательно зачистить и залудить выводы радиодеталей. Выводы транзисторов и светодиода нужно соединять в соответствии с их назначением. Также необходимо соблюдать полярность включения электролитических конденсаторов. Маркировка и назначение выводов транзисторов КТ315 показаны на фото.

Проще всего определить катод светодиода, рассматривая прибор на просвет. Катодом является электрод с большей площадью. Минусовой вывод «электролита» обычно помечен белой полосой на корпусе прибора.

В зависимости от задач, которые ставит перед собой радиолюбитель, схему мигалки можно собрать «навесу», соединяя выводы радиодеталей между собой с помощью отрезков тонкого провода. В этом случае может получиться конструкция наподобие той, что показана ниже на фото.

Если нужно собрать мигалку для последующего применения, то монтаж можно выполнить на куске жесткого картона или изготовить печатную плату из текстолита.

Простая мигалка на светодиоде

Существуют более простые схемы мигалок на светодиоде. Одна из таких показана на следующем фото.

Если внимательно присмотреться к этой светодиодной мигалке, то можно увидеть, что транзистор в схеме мигалки включен «неправильно». Во-первых, неправильно подключены эмиттер и коллектор. Во-вторых, база «висит в воздухе». Однако схема светодиодной мигалки вполне рабочая. Дело в том, что в ней КТ315 работает как динистор. При достижении на нем порогового значения обратного напряжения происходит пробой полупроводниковых структур и транзистор открывается. Нарастание напряжения на транзисторе происходит по мере зарядки конденсатора. После открывания транзистора конденсатор разряжается на светодиод. Так как в схеме мигалки на светодиодах используется нестандартное включение транзистора, она может потребовать подбора резистора или конденсатора при наладке.

После того, как сделаете своими руками простую мигалку, можете переходить к более сложным мигающим устройствам, например к созданию цветомузыки на светодиодах.

Мигающий светодиод на одной батарейке

Большинство светодиодов работают при напряжениях свыше 1.5 вольт. Поэтому их нельзя простым способом зажечь от одной пальчиковой батарейки. Однако существуют схемы мигалок на светодиодах позволяющие преодолеть эту трудность. Одна из таких показана ниже.

В схеме мигалки на светодиодах имеется две цепочки заряда конденсаторов: R1C1R2 и R3C2R2. Время заряда конденсатора С1 гораздо больше времени заряда конденсатора С2. После заряда С1 открываются оба транзистора и конденсатор С2 оказывается последовательно соединен с батарейкой. Через транзистор Т2 суммарное напряжение батареи и конденсатора прикладывается к светодиоду. Светодиод загорается. После разряда конденсаторов С1 и С2 транзисторы закрываются и начинается новый цикл зарядки конденсаторов. Такая схема мигалки на светодиодах называется схемой с вольтодобавкой.

Мы рассмотрели несколько схем мигалок на светодиодах. Собирая эти и другие устройства можно не только научиться паять и читать электронные схемы. На выходе можно получить вполне работоспособные приборы полезные в быту. Дело ограничивается только фантазией создателя. Проявив смекалку, из светодиодной мигалки можно, например, сделать сигнализатор открытой дверцы холодильника или указатель поворотов велосипеда. Заставить мигать глазки мягкой игрушки.

Как сделать мигающие светодиоды по схеме?

Содержание:

Мигающий светодиод зачастую применяется в создании сигнальных цепей. В специализированных магазинах электротехники есть модели, которые при подключении к питанию, начинают мигать с определенной частотой. Для таких светодиодов не нужны дополнительные элементы. Они имеют внутри небольшую интегральную микросхему, которая выполняет управляющие функции, то есть отвечает за мигание. Не обязательно приобретать такие светодиоды, заставить чтобы они мигали, можно самостоятельно. Для этого необходимо знать некоторые рекомендации и как правильно составлять схемы.

Как заставить светодиод мигать будет рассказано в данной статье. Также по данной теме содержатся несколько видеороликов и дополнительный материал, который поможет детальнее разобраться в технических особенностях мигающих светодиодов.

Как сделать мигающий светодиод

На уроках физики в некоторых школах проходят тему о создании светодиодов, изучают их виды, принципы работы и пробуют самостоятельно создать прибор в лабораторных условиях. В современном мире люди очень часто сталкиваются со светодиодами в повседневной жизни, самым простым примером являются LED-лампочки. Так что же это такое и как сделать светодиод, чтобы он мигал, читайте в нашей статье.

Светодиод – это довольно простой механизм, преобразующий электрический ток в световое излучение. Всего существует два типа:
– Индикаторные – разработаны для декоративного светового эффекта, являются украшениями, используются в разработке гирлянд, баннеров с освещением, в вывесках, электронных игрушках со светящимися элементами.
– Осветительные – используются для увеличения освещения в помещении, то есть это люстры и светильники с LED-цоколями.

Мигающий светодиод – это светодиод, в корпус которого уже включены резистор и ёмкость для задания режима работы.

Также бывают мигающие и моргающие светодиоды, их можно приобрести в специализированном магазине светодиодной продукции или же изготовить самостоятельно, у каждого хозяина найдутся необходимые элементы для их создания.

Материал в тему: все о тепловом реле.

Простой способ

При помощи этого метода получится создать конструкцию при напряжении от 3 до 12 вольт. Как сделать самому мигающий светодиод, рассказано ниже. Для сборки потребуются следующие компоненты:

• Резистор 6.8 – 15 Ом (2 шт).
• Резисторы с сопротивлением 470 – 680 Ом (2 шт).
• Маломощные транзисторы со структурой «n-p-n» (2 шт).
• Электроконденсаторы с ёмкостью 47 – 100 мкФ (2 шт).
• Маломощный светодиод, цвет не имеет значение (1 шт).
• Паяльник, припой и флюс.

Напомним, перед началом работы рекомендуется зачистить выводы всех радиодеталей, а после залудить их. Не забываем о полярности включения электролитических конденсаторов. Ниже приведена схема подключения всех вышеуказанных компонентов. Создав правильную конструкцию напряжение на R2 перестанет доходить до Т2, в это время открытым останется Т3 и R1, именно через них пройдёт ток и дойдёт до светодиода. За счёт того, что подача тока осуществляется циклично, светодиод будет мигающий.

Моргающий светодиод

Для создания данной модели понадобиться все вышеуказанные компоненты, а также одна обычная пальчиковая батарейка. Ниже предоставлена элементарная схема сборки. В данной системе подключения имеются несколько цепочек заряда конденсаторов – это R1C1R2 и R3C2R2. После того, как С1 и С2 имеют необходимый заряд они открываются, второй конденсатор соединён с батарейкой. Их суммарное напряжение проходит через Т2 и проникает в светодиод, за счёт этого он начинает светиться, как только напряжение исчезает он тухнет, а С1 и С2 теряют энергию. Как только напряжение к ним возвращается, происходит новый круг подачи тока в светодиод, и он снова начинает светиться. Таким образом, за счёт батарейки и небольших познаний физики, можно в домашних условиях создать моргающий светодиод.

Мигалка

Взглянув на эту схему, любой человек хоть не много понимающий в механике найдёт сразу две ошибки. Первая заключается в том, что эмиттер и коллектор подключены не правильно, а вот вторая это «висящая» база. Несмотря на две технические особенности светодиод будет работать. Точка соединения КТ315 служит динистором, за счёт того, что в нём накапливается много напряжения, он отдаёт её транзистору, а тот, в свою очередь, открывается. Затем ток направляется к светодиоду и происходит свечение. По мере отступления напряжения он угасает. Далее всё происходит циклично. В таблице приведены основные параметры серийно выпускаемых МСД, взятые из Интернет – файлов Datasheet.

В данной статье указаны сразу несколько методов создания мигающих светодиодов. Благодаря этому, можно легко починить игрушку ребёнка, освещение в доме и новогоднюю гирлянду. Углубив свои познания в технике, создание светодиодов можно применить в других механизмах, например в разработке светового сигнала при открытии или не полном закрытии дверцы холодильника, если в подъезде темно, то подобная мигающая конструкция поможет гостям найти звонок или выключатель.

Продвинутые техники могут создать сигнальный поворотник для велосипеда, это поможет пешеходам узнать, в каком направлении будет двигаться транспортное средство. В общем, мест для применения моргающих светодиодов огромное количество. Для их применения нужны элементарные познания, необходимые материалы и умелые руки!

Принципиальная схема

Если же единственное место возможного питания – электросеть, то можно мигающий светодиод подключить по очень хорошо зарекомендовавшей себя схеме, показанной на рисунке. На резисторах R1-R3 падает избыточное напряжение. Резисторов три по 75 кОм, а не один на 220 кОм потому что желательно сделать линию длиннее, чтобы гарантировано избежать пробоя. Диод VD1 служит выпрямителем. Конденсатор С1 – накопительный. Теперь самое интересное, – в схеме есть стабилитрон VD1. В принципе, если бы светодиод HL1 был бы не мигающем надобности в этом стабилитроне не было бы, как и в резисторе R4.

[stextbox id=’info’]Но НИ – мигающий светодиод. Потому в те моменты времени когда он гаснет его сопротивление сильно возрастает и, соответственно, возрастает и падающее на нем напряжение. Если не будет стабилитрона VD1 прямое напряжение на НИ в момент его гашения достигнет 300V и может быть даже больше. Что приведет к выходу его из строя. Здесь же есть стабилитрон, который ограничит напряжение на светодиоде в те моменты, когда он будет погашен.[/stextbox]

Напряжение стабилизации стабилитрона совсем не обязательно должно быть12V. Стабилитрон может быть на любое напряжение, которое нормально выдерживает светодиод в погашенном состоянии. Но не ниже его прямого напряжения в горящем состоянии. То есть, где-то от ЗV до 30V. Практически любой стабилитрон на любое напряжение в этих пределах. Соответственно, конденсатор С1 должен быть на напряжение не ниже напряжения стабилитрона.

Резистор R4 нужен для того, чтобы ограничить ток разрядки конденсатора через светодиод в момент его зажигания. В принципе, можно обойтись и без него, но велика вероятность что светодиод долго не прослужит. Так что R4 здесь на всякий случай. Особенно актуален R4 при использовании стабилитрона на напряжение у верхнего предела (до 30V). Потому что чем выше это напряжение, тем будет больше бросок тока в момент зажигания светодиода.

Существует множество схем, с помощью которых можно заставить мигать светодиод. Мигающие устройства можно изготовить как из отдельных радиодеталей, так и на основе различных микросхем. Сначала мы рассмотрим схему мигалки мультивибратора на двух транзисторах. Для ее сборки подойдут самые ходовые детали. Их можно приобрести в магазине радиодеталей или «добыть» из отживших свой срок телевизоров, радиоприемников и другой радиоаппаратуры. Также во многих интернет магазинах можно купить наборы деталей для сборки подобных схем led мигалок.

Схема мигалки мультивибратора, состоящая всего из девяти деталей. Для ее сборки потребуются:

• два резистора по 6.8 – 15 кОм;
• два резистора имеющие сопротивление 470 – 680 Ом;
• два маломощных транзистора имеющие структуру n-p-n, например КТ315 Б;
• два электролитических конденсатора емкостью 47 –100 мкФ
• один маломощный светодиод любого цвета, например красный.

Не обязательно, чтобы парные детали, например резисторы R2 и R3, имели одинаковую величину. Небольшой разброс номиналов практически не сказывается на работе мультивибратора. Также данная схема мигалки на светодиодах не критична к напряжению питания. Она уверенно работает в диапазоне напряжений от 3 до 12 вольт.

Схема мигалки мультивибратора работает следующим образом. В момент подачи на схему питания, всегда один из транзисторов окажется открытым чуть больше чем другой. Причиной может служить, например, чуть больший коэффициент передачи тока. Пусть первоначально больше открылся транзистор Т2. Тогда через его базу и резистор R1 потечет ток заряда конденсатора С1. Транзистор Т2 будет находиться в открытом состоянии и через R4 будет протекать его ток коллектора. На плюсовой обкладке конденсатора С2, присоединенной к коллектору Т2, будет низкое напряжение и он заряжаться не будет. По мере заряда С1 базовый ток Т2 будет уменьшаться, а напряжение на коллекторе расти. В какой-то момент это напряжение станет таким, что потечет ток заряда конденсатора C2 и транзистор Т3 начнет открываться. С1 начнет разряжаться через транзистор Т3 и резистор R2. Падение напряжения на R2 надежно закроет Т2.

В это время через открытый транзистор Т3 и резистор R1 будет течь ток и светодиод LED1 будет светиться. В дальнейшем циклы заряда-разряда конденсаторов будут повторяться попеременно. Если посмотреть осциллограммы на коллекторах транзисторов, то они будут иметь вид прямоугольных импульсов. Когда ширина (длительность) прямоугольных импульсов равна расстоянию между ними, тогда говорят, что сигнал имеет форму меандра. Снимая осциллограммы с коллекторов обоих транзисторов одновременно, можно заметить, что они всегда находятся в противофазе. Длительность импульсов и время между их повторениями напрямую зависят от произведений R2C2 и R3C1. Меняя соотношение произведений можно изменять длительность и частоту вспышек светодиода.

Интересно почитать: фотореле в уличном освещении.

Для сборки схемы мигающего светодиода понадобятся паяльник, припой и флюс. В качестве флюса можно использовать канифоль или жидкий флюс для пайки, продающийся в магазинах. Перед сборкой конструкции необходимо тщательно зачистить и залудить выводы радиодеталей. Выводы транзисторов и светодиода нужно соединять в соответствии с их назначением. Также необходимо соблюдать полярность включения электролитических конденсаторов. Маркировка и назначение выводов транзисторов КТ315 показаны на фото.

[stextbox id=’info’]Проще всего определить катод светодиода, рассматривая прибор на просвет. Катодом является электрод с большей площадью. Минусовой вывод «электролита» обычно помечен белой полосой на корпусе прибора. В зависимости от задач, которые ставит перед собой радиолюбитель, схему мигалки можно собрать «навесу», соединяя выводы радиодеталей между собой с помощью отрезков тонкого провода. В этом случае может получиться конструкция наподобие той, что показана ниже на фото.[/stextbox]

Если нужно собрать мигалку для последующего применения, то монтаж можно выполнить на куске жесткого картона или изготовить печатную плату из текстолита.

Простая мигалка на светодиоде

Если внимательно присмотреться к этой светодиодной мигалке, то можно увидеть, что транзистор в схеме мигалки включен «неправильно». Во-первых, неправильно подключены эмиттер и коллектор. Во-вторых, база «висит в воздухе». Однако схема светодиодной мигалки вполне рабочая. Дело в том, что в ней КТ315 работает как динистор. При достижении на нем порогового значения обратного напряжения происходит пробой полупроводниковых структур и транзистор открывается.

Нарастание напряжения на транзисторе происходит по мере зарядки конденсатора. После открывания транзистора конденсатор разряжается на светодиод. Так как в схеме мигалки на светодиодах используется нестандартное включение транзистора, она может потребовать подбора резистора или конденсатора при наладке. После того, как сделаете своими руками простую мигалку, можете переходить к более сложным мигающим устройствам, например к созданию цветомузыки на светодиодах.

Мигающий светодиод на одной батарейке

Большинство светодиодов работают при напряжениях свыше 1. 5 вольт. Поэтому их нельзя простым способом зажечь от одной пальчиковой батарейки. Однако существуют схемы мигалок на светодиодах позволяющие преодолеть эту трудность. Одна из таких показана ниже. В схеме мигалки на светодиодах имеется две цепочки заряда конденсаторов: R1C1R2 и R3C2R2. Время заряда конденсатора С1 гораздо больше времени заряда конденсатора С2. После заряда С1 открываются оба транзистора и конденсатор С2 оказывается последовательно соединен с батарейкой. Через транзистор Т2 суммарное напряжение батареи и конденсатора прикладывается к светодиоду. Светодиод загорается. После разряда конденсаторов С1 и С2 транзисторы закрываются и начинается новый цикл зарядки конденсаторов. Такая схема мигалки на светодиодах называется схемой с вольтодобавкой.

Заключение

Мы рассмотрели несколько схем мигалок на светодиодах. Собирая эти и другие устройства можно не только научиться паять и читать электронные схемы. На выходе можно получить вполне работоспособные приборы полезные в быту. Дело ограничивается только фантазией создателя. Проявив смекалку, из светодиодной мигалки можно, например, сделать сигнализатор открытой дверцы холодильника или указатель поворотов велосипеда. Заставить мигать глазки мягкой игрушки. Более подробно о мигающих светодиодах содержится в статье Учебное пособие по светодиодам. Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте.

Также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов. Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vк.coм/еlеctroinfonеt. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:

www.ledno.rul

www.vashtehnik.ru

www.ledflux.ru

www.radiostorage.net

ПрактикаСобираем повышающий трансформатор собственными руками

ПрактикаСпособы проверки транзисторов на работоспособность

Как заставить мигать светодиоды с помощью Raspberry Pi

Raspberry Pi — это больше, чем просто крошечный компьютер. Это мощная плата, которая позволяет вам делать так много вещей с помощью контактов GPIO. Здесь мы покажем вам, как сделать мигающие светодиоды с помощью Raspberry Pi.

Содержание

• Что заставляет светодиоды мигать?
• Что вам нужно
• Как заставить мигать светодиоды
• Как работает код
• Давайте заставим мигать больше светодиодов!
• Часто задаваемые вопросы

Когда вы посмотрите на верхнюю часть вашего Raspberry Pi, вы увидите около 40 металлических контактов, выступающих из печатной платы. Если у вас есть Raspberry Zero, вероятно, там есть круглые отверстия для пайки штырьков. В любом случае они называются выводами GPIO (General Purpose Input/Output).

Каждый контакт GPIO имеет один из двух режимов в любой момент времени: ВЫСОКИЙ и НИЗКИЙ. В спецификациях распиновки Raspberry Pi вывод, заряженный 3,3 В, считается ВЫСОКИМ или «логической 1», а все, что ниже 2,5 В, считается НИЗКИМ или «логическим 0». Плата, основанная на 3,3 В для высоких и низких выходных сигналов, называется «логикой 3,3 В».

Когда вы подключаете светодиод между контактом HIGH и контактом GND, вы фактически создаете полную схему. Светодиод должен загореться из-за проходящего электричества.

Иногда ваши светодиоды начинают дымиться, когда через них проходит слишком большой ток. Чтобы этого не произошло, вы можете добавить резистор. Неважно, со стороны анода или катода — любая сторона должна уменьшать проходящий ток.

GPIO и другие контакты

Давайте проясним, поскольку не все эти металлические контакты считаются GPIO. Они являются GPIO только в том случае, если их можно запрограммировать на высокий или низкий уровень — отсюда и термин «ввод/вывод». Для Raspberry PI также предусмотрены выводы для питания (3,3 В, 5 В и GND) и работы с EEPROM (ID_SD и ID_SC).

На этот раз вам не нужно думать обо всех этих контактах, кроме GND и одного контакта GPIO.

Программирование выводов GPIO

Как указать, что делать каждому выводу GPIO? На самом базовом уровне вам придется создавать команды в машинном коде. Это будет слишком сложно для новичков.

Вместо этого для Raspberry Pi вы можете использовать Python или C++, которые затем компилируются в машинный код.

Для этого конкретного проекта мы используем Python, так как его проще использовать.

Что вам нужно

• Любая модель Raspberry Pi, кроме Pico (предпочтительно Raspberry Pi 3 Model B+, как в этом примере, но подойдет любая), установленная с ОС Raspberry Pi.
• HDMI-монитор и кабель
• Мышь и клавиатура
• Зарядное устройство для телефона (для питания Raspberry Pi)
• Небольшой светодиод
• Резистор 250 Ом (может быть любое значение, близкое к этому)
• Макетная плата без пайки
• 2 перемычки типа «папа-мама» (или «папа-папа», если у вас есть головной убор)

Давайте сделаем это шаг за шагом и заставим один светодиод мигать сам по себе.

1. Откройте терминал и введите sudo apt-get install python3-rpi.gpio , чтобы установить модуль RPi.GPIO для Python 3.

2. Откройте текстовый редактор и введите этот код:

 импортировать RPI.GPIO как GPIO
из времени импортировать сон
 
GPIO.setwarnings(False)
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(7, GPIO.OUT, начальный=GPIO.LOW)
 
пока верно:
GPIO.выход(7, GPIO.ВЫСОКИЙ)
print("светодиод горит")
спать(1)
GPIO.выход(7, GPIO.НИЗКИЙ)
print("Светодиод выключен")
sleep(1) 

3. Сохраните его в какой-нибудь папке. Имя расширения должно быть .py. На моем Raspberry Pi я назвал его «rpi-blink.py», чтобы его было легче найти.

4. Выключите Raspberry Pi и отключите его от всех источников питания.
5. Чтобы начать сборку схемы, подключите светодиод так, чтобы на катоде или аноде был резистор, затем направьте сторону катода на контакт 7, а сторону анода на контакт 9 (GND).

Совет: чтобы узнать номер контакта, держите Raspberry Pi так, чтобы контакты GPIO располагались справа. Верхний левый контакт — это контакт 1, верхний правый — это контакт 2. Тот, что ниже контакта 1, — это контакт 3, затем справа от него — контакт 4 и так далее.

6. Включите его снова, чтобы мы могли запустить скрипт Python. Откройте свой терминал и используйте cd , чтобы перейти в папку с файлом Python. Введите:

 python3 rpi-blink.py 

, чтобы светодиод мигал.

Альтернатива: , если у вас есть Thonny Python IDE, нажмите кнопку «Запустить текущий скрипт», чтобы запустить его прямо из IDE.

7. Чтобы остановить, нажмите Ctrl + C в терминале. Но если вы используете Thonny Python IDE, просто закройте редактор.

Как работает код

Есть две вещи, которые заставляют его работать: код и схема. Мы начинаем с кода и разрезаем его на три части:

1. Команды импорта
2. Команды настройки
3. Циклические команды

На практике хорошо думать о коде как о небольших функциях, сгруппированных вместе для создания более крупных функций.

Команды импорта

Python обычно не упрощает программирование выводов GPIO. За кулисами происходит куча всего. Хорошая новость заключается в том, что вы можете импортировать код, который обрабатывает все эти надоедливые вещи.

Взгляните на строки 1 и 2:

 импортировать RPI.GPIO как GPIO
from time import sleep 

Это пара строк, которые импортируют код из так называемого «модуля Python».

импортировать RPI.GPIO как GPIO позволяет импортировать содержимое модуля RPI.GPIO и позволяет использовать ключевое слово GPIO для вызова функции, связанной с RPI.GPIO .

С другой стороны, from time import sleep позволяет импортировать sleep() из встроенного модуля времени Python. Это позволяет отложить следующую строку кода на заданное количество секунд.

Команды настройки

Некоторый код необходимо «настроить» или определить таким образом, поскольку он используется другим кодом для выполнения сложной логики. Мы будем называть эти команды установки.

В отличие от команд импорта, команды настройки не «импортируют» код из внешних модулей. Они импортируют их из модулей, которые вы уже импортировали.

Например, GPIO.setwarnings(False) импортирует функцию .setwarnings() из модуля RPI.GPIO , который ранее был определен как GPIO . Эта функция останавливает предупреждение триггера при запуске кода. По умолчанию установлено значение True .

Чтобы объяснить два других, мы продолжим с GPIO.setmode(GPIO.BOARD) . Это говорит RPI.GPIO , какую распиновку вы собираетесь использовать. Есть два типа: BOARD и BCM. Распиновка BOARD позволяет выбирать контакты по их номерам. Между тем, распиновка BCM основана на обозначении канала Broadcomm SOC. Короче говоря, BOARD проще в использовании, потому что он всегда одинаков, независимо от того, какую модель Raspberry Pi вы используете. BCM, с другой стороны, имеет тенденцию отличаться от модели к модели.

Наконец, у нас есть GPIO.setup(7, GPIO.OUT, initial=GPIO.LOW) , который использует функцию .setup() , которая запрашивает у вас три вещи: номер вывода, его обозначение и его Начальное значение. Номер контакта, который мы используем здесь, — номер контакта 7. Мы должны установить его в качестве выходного контакта и убедиться, что он начинается как LOW . Без этого Raspberry Pi никогда не узнает, что делать с контактом 7.

Зацикленные команды

Это крутая часть. Циклические команды позволяют вам указать Raspberry Pi что-то делать. Мы начали этот цикл с в то время как True: , что зацикливает следующие строки кода навсегда.

В цикле было три функции: GPIO.output() , print() и sleep() .

• GPIO.output() берет выходной контакт и устанавливает для него значение HIGH или LOW . Если вы думали об изменении того, какой контакт использовать на Raspberry Pi, вам следовало изменить 7 на номер контакта по вашему выбору.
• print() заставляет что-то распечатать на консоли. Он принимает строку, число или переменную, содержащую два предыдущих.
• sleep() приостанавливает всю программу на определенное количество секунд. Используйте число меньше 1, чтобы сделать паузу менее чем на секунду.

Схема

Теперь, когда вы знаете, как работает код, давайте взглянем на схему. Код создает цепь, соединяя контакт 7 с GND. Когда контакт 7 находится на HIGH , он излучает 3,3 В, которые проходят через резистор и светодиод, а затем входят в GND. Это становится полной цепью, и поэтому загорается светодиод.

Но что происходит, когда на контакте 7 низкий уровень? 3,3 В падает примерно до 0 В. Таким образом, через светодиод не проходит электричество, поэтому он не загорается. Вы можете думать о контакте 7 как о своего рода переключателе, так как он включает или выключает цепь.

Теперь, когда вы знаете, как все работает, давайте немного изменим наш код, чтобы он запускал два светодиода.

Для этого вам просто нужно добавить еще два светодиода любого цвета и еще два резистора 250 Ом.

1. Снова откройте редактор кода и вставьте этот код:

 импортировать RPI.GPIO как GPIO
из времени импортировать сон
 
GPIO.setwarnings(False)
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(7, GPIO.OUT, начальный=GPIO.LOW)
GPIO.setup(12, GPIO.OUT, начальный=GPIO.HIGH)
GPIO.setup(37, GPIO.OUT, начальный=GPIO.LOW)
 
пока верно:
GPIO.выход(7, GPIO.ВЫСОКИЙ)
GPIO.выход(12, GPIO.НИЗКИЙ)
print("Светодиод на контакте 7")
print("Светодиод не горит на контакте 12")
спать(1)
GPIO.выход(7, GPIO.НИЗКИЙ)
GPIO.выход(12, GPIO.ВЫСОКИЙ)
print("Светодиод не горит на контакте 7")
print("Светодиод на контакте 12")
спать(1)
если х == 1:
GPIO.выход(37, GPIO.ВЫСОКИЙ)
print("Светодиод на контакте 37")
х = 0
Элиф х == 0:
GPIO. выход(37, GPIO.НИЗКИЙ)
print("Светодиод не горит на контакте 37")
х = 1
еще:
печатать("Логическая ошибка")
спать(1) 

2. Сохраните и выключите Raspberry Pi.
3. Чтобы подключить схему, для каждого светодиода, который у вас есть, подключите его последовательно к резистору, затем подключите сторону катода к Raspberry Pi. Должен быть один для контакта 7, другой для контакта 12 и последний для контакта 37. Сторона анода должна быть подключена к GND. Рядом с каждым из этих контактов находится контакт GND. Это должны быть контакты 9, 20 и 39.

Совет: , если у вас закончилась перемычка типа «папа-мама», вы можете подключить сформируйте более длинную перемычку между мужчинами и женщинами.

4. Когда вы закончите, запустите Raspberry Pi и повторите шаг 6, чтобы запустить скрипт Python.

Часто задаваемые вопросы

Почему мой светодиод остается открытым, когда я останавливаю скрипт?

Когда Raspberry Pi читает скрипт Python, он считывает строку перед выполнением команды. Вероятно, вы остановили его сразу после того, как он прочитал строку GPIO.output(7, GPIO.HIGH) , поэтому он не смог сначала перевести вывод в состояние LOW. Вы можете оставить его как есть, так как он вернется к НИЗКОМУ уровню при следующей перезагрузке. В качестве альтернативы создайте еще один скрипт Python, который переводит вывод в состояние LOW сразу после запуска.

Я поместил свой светодиод на правый контакт, но он вообще не загорается. Почему?

Возможны две причины: либо у вас сломался светодиод, либо вы поставили катод на противоположную сторону. Попробуйте сначала повернуть контакты светодиода.

Безопасно ли размещать светодиод наоборот?

Да. Вы можете разместить его напротив, и ток будет проходить как раз , а не . Это особая черта среди диодов — даже световых излучающих диодов — они пропускают электричество с одной стороны, а с другой — нет.

Безопасно ли менять положение светодиода при включенном питании Raspberry Pi?

Если просто повернуть светодиод в обратную сторону, то ничего страшного, и ничего страшного. Но если вы собираетесь разместить светодиод везде, есть вероятность, что вы можете замкнуть контакт 5 В на контакт GPIO. Это сломает вашу доску.

Теренц — робототехник-любитель, пытающийся построить самого крутого робота, которого когда-либо видел мир. Он мог бы уже это сделать, если бы не был так занят сжиганием светодиодов в качестве второго хобби.

Подпишитесь на нашу рассылку!

Наши последние учебные пособия доставляются прямо на ваш почтовый ящик

Подпишитесь на все информационные бюллетени.

Регистрируясь, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности, а европейские пользователи соглашаются с политикой передачи данных. Мы не будем передавать ваши данные, и вы можете отказаться от подписки в любое время.

• Фейсбук
• Твитнуть

Есть ли способ заставить светодиод мигать с помощью пассивной схемы?

Я попытаюсь обобщить эти конкретные схемные решения в виде «философии» простейшего из возможных релаксационного генератора .

При таком расположении в резервуаре скапливается какое-то вещество, такое как вода, воздух, песок, данные, деньги и т. д., и его уровень постоянно повышается (движется в одном направлении). В нашем случае это электрический заряд (потенциальная энергия) в конденсаторе. Он заряжается от источника напряжения (через последовательный проводящий путь), поэтому его напряжение «движется» к положительной шине питания. Наконец, он подходит к рельсу и останавливается там. Проблема в том, «Что мы делаем, чтобы это движение продолжалось вечно?»

Решение состоит в том, чтобы изменить направление движения (точно так же, как мы плаваем взад и вперед в бассейне), разрядив конденсатор. Мы можем сделать это, подключив параллельно конденсатору другой проводящий путь (даже не отключая зарядный путь). Напряжение начнет «двигаться» к отрицательной шине питания. Когда он приближается к рельсу, мы меняем его «движение», снова заряжая конденсатор… и так далее и тому подобное…

Выключатель 0267 с памятью , который переключается, когда напряжение достигает шин питания (подобно концевым выключателям, управляющим моторизованным занавесом). Его можно реализовать несколькими способами. Некоторые из них более сложны, как, например, таймер 555, состоящий из пороговых компараторов, защелки и транзисторного ключа. Другие простые, например. состоящий из триггера Шмитта 7414 и RC-цепи. Но «элегантная простота» заключается в подключении 2-контактного элемента, совмещающего функции памяти и коммутации в одном. Что это за загадочный элемент «2 в 1»?

Он ведет себя как «переигрывающий динамический резистор», сопротивление которого в некоторых регионах существенно зависит от напряжения на нем. Первоначально при низком напряжении он имеет относительно высокое сопротивление. Конденсатор заряжается и напряжение на нем увеличивается. Затем, при некотором уровне напряжения, сопротивление резко лавинообразно уменьшается… и остается в этом состоянии до тех пор, пока конденсатор не разрядится и напряжение не достигнет порога низкого напряжения. Затем сопротивление резко увеличивается, и конденсатор снова начинает заряжаться…

Этот элемент известен как отрицательный дифференциальный резистор с S-образной ВАХ . Когда он управляется напряжением, он ведет себя как триггер Шмитта. Проще говоря, это динамический резистор с памятью (он же гистерезис ). Примером такого элемента с S-образной кривой является неоновая лампа.

Возможно, вам было бы интересно понять, как этот волшебный элемент «прыгает» при переключении (в источниках это не очень понятно). Посмотрите на две картинки ниже. Чтобы подробно показать механизм работы, представлены два отдельных графика. Первый — для случая, когда напряжение на элементе увеличивается; второй — когда он уменьшается (элементы с гистерезисом ведут себя по-разному в зависимости от направления изменения входа). При наложении две частичные кривые составляют полную кривую гистерезиса.

В этом режиме всего имеется три точки пересечения двух наложенных ВАХ: средняя точка неустойчива; только конечные точки стабильны. ВАХ является многозначной функцией и выходная величина может принимать только конечные устойчивые значения. Переключение между двумя состояниями представляет собой лавинообразный процесс, ускоряемый внутренней положительной обратной связью. Начиная с одного конечного значения и «ища» равновесное состояние, отрицательный резистор сильно меняет, но в «неправильную» сторону свое мгновенное сопротивление. Таким образом, она лавинообразно удаляется все дальше и дальше от точки равновесия и в конце концов достигает другого конечного значения.

Повышение напряжения (рис. 1). Посмотрите на кривую IV (синяя) S-образного NDR, управляемого источником напряжения (красная). Когда возрастающее напряжение достигает VH, мгновенное сопротивление мгновенно уменьшается. Его кривая IV (оранжевая) вращается против часовой стрелки; рабочая точка А перемещается вверх («подпрыгивает») по кривой ВАХ источника напряжения и изображает эту вертикальную часть кривой. Таким образом, во время скачка ток мгновенно увеличивается (подскакивает), но напряжение остается постоянным.

Рис. 1. S-образный НДР, управляемый возрастающим напряжением

Падающим напряжением (рис. 2). Когда уменьшающееся напряжение достигает VL, мгновенное сопротивление увеличивается на мгновение.