Bastlíme s Arduinem – začínáme | Kapitola 8
Seznam kapitol
Moderní svět je prorostlý různými druhy elektroniky,jež nám každý den usnadňují život. Vyvinout takové zařízení přitom stojí hodně času a znalostí, které se získávají roky náročného studia a praxí. Sníte-li o tom realizovat svůj vynález, jen tak si po domácku postavit nějaký gadget či se zábavnou cestou naučit základy mikroelektroniky, je dnešní článek právě pro vás. Tak jdeme bastlit!
Jak ale stanovíme správnou hodnotu odporu? Nejde rozhodně o žádnou vědu nebo vysokou matematiku. K vyřešení nám bohatě postačí znalost dvou jednoduchých zákonů z teorie obvodů a dvou parametrů naší LED.
Prvním pravidlem, kterým se musíme při výběru vhodného rezistoru řídit, je Druhý Kirchhoffův zákon. Ten nám říká, že součet všech napětí v obvodu je roven nule. Znamená to tedy, že pokud obvod napájíme např. z 5V zdroje, pak i celkový úbytek napětí na spotřebičích v obvodu musí být roven 5 V. Hodnota úbytku napětí na LED je uvedena v tzv. datasheetu, což je specifikace dodávaná výrobcem součástky. V ní bychom se v našem případě snažili najít parametr „Forward Voltage“, který u podobných LED nabývá nejčastěji hodnoty 2,2 V.
Když už máte otevřený datasheet, poohlédněte se také po nominálním proudu, který skrze LED protéká – často ho naleznete pod pojmem „Forward Current“ neboli IF (u většiny LED nabývá tento parametr hodnoty 20 mA).
Druhým základním pravidlem, kterým se musíme při návrhu obvodu řídit, je Ohmův zákon. Ten dává do vzájemného vztahu napětí (U), proud (I) a odpor (R). Tento vztah lze vyjádřit jednoduchou rovnicí: U = R × I.
Teď když máme všechny potřebné informace k dispozici, můžeme vše začít dávat dohromady. Víme, že obvod je napájen z 5V zdroje napětí a naše LED má stanovený úbytek na 2,2 V. Aplikací našeho 2. Kirchhoffova zákona dostaneme odečtem obou hodnot (napětí zdroje minus úbytek na LED) celkem 2,8 V. A to je právě ten úbytek, se kterým se musíme s naším rezistorem ještě vypořádat. Nominální proud, na němž je doporučováno naši LED provozovat, je 20 mA. A právě na tuto hodnotu se nyní potřebujeme dostat! Dosadíme tedy do rovnice definované Ohmovým zákonem, tedy R = 2,8 / 0,020 [V/A] (pozor na převod z mA na A). Heuréka! Hodnota našeho výsledného odporu nám vyjde přesně 140 Ω!
Protože matematika přikazuje použít minimálně 140Ω odpor (zde je důležité slovíčko minimálně), lze v podstatě bezpečně použít kterýkoliv odpor stejné nebo větší hodnoty. V Arduinu stavebnici bohužel menší než 220Ω odpor nenalezneme, proto v našem malém projektu použijeme právě tuto hodnotu. Jediným viditelným důsledkem bude, že LED bude zářit s nižší intenzitou. Energie jako taková samozřejmě nikam nezmizí a zařazením většího odporu ji ani nijak neuspoříme. Pouze ji místo světla přeměníme na teplo. Na druhou stranu, pokud chceme svit LED intenzivnější, použijeme naopak odpor menší, ale už s vědomím, že tím pravděpodobně negativně ovlivníme životnost součástky.
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
